本发明专利技术公开了一种标定方法，获取标定图像在光投射设备底片上的位置坐标；记录光投射设备在第一焦距和第二焦距下投射的投影图像，形成第一记录图像及第二记录图像，分析第一记录图像及第二记录图像，并计算光投射设备的光心坐标及标定图像的坐标；基于光投射设备在第一位置及第二位置时不同的投影图像大小及光投射设备与投影屏的相对距离，计算所述光投射设备的焦距；将光投射设备固定在第二位置，基于投影图像及记录图像计算所述光感应设备的焦距。采用上述技术方案后，可以以简单的方式精确地标定光投影设备及光感应设备的参数值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种标定方法，获取标定图像在光投射设备底片上的位置坐标；记录光投射设备在第一焦距和第二焦距下投射的投影图像，形成第一记录图像及第二记录图像，分析第一记录图像及第二记录图像，并计算光投射设备的光心坐标及标定图像的坐标；基于光投射设备在第一位置及第二位置时不同的投影图像大小及光投射设备与投影屏的相对距离，计算所述光投射设备的焦距；将光投射设备固定在第二位置，基于投影图像及记录图像计算所述光感应设备的焦距。采用上述技术方案后，可以以简单的方式精确地标定光投影设备及光感应设备的参数值。【专利说明】
本专利技术涉及光学三维测量领域，尤其涉及。
技术介绍
随着三维打印技术的发展，快速并且精确地获取物体的三维数据并进行三维建模具有重要的现实意义和研究价值。通常，人们获取物体三维模型的方式有三种:第一种方式是利用建模软件，例如AutoCAD等软件构造出接近真实物体的三维模型；第二种方式是利用对场景实拍的一系列图像或者视频来重建三维模型；而第三种方式则是通过三维扫描设备对物体表面进行三维扫描以获取物体的三维信息从而重建三维模型。其中，第三种方式即三维扫描的方式，相比前两种方式，能够获得比较精确的三维数据，适用于有一定精度要求的建模应用中，如复杂机械零件，文物等。而且三维扫描的方式除了精度高的优点外，另一个优点是使用比较简单方便，并且建模所需时间很少。而三维扫描的方式按照测距探头不同，基本上可以分为两个大类:接触式扫描和非接触式扫描。接触式扫描利用接触式探头，在测量时探头需要和被测物体接触，虽然测量精度非常高，而且测量时完全不受物体表面反光、色彩等属性的影响，但是由于测距探头要接触被测物体表面且要产生一定的压力，所以会对被测物体造成一定程度的损伤，而且扫描时需要逐点测量，速度较慢，获取效率难以忍受；且由于测距探头需要接触被测物体并产生压力，因此对被测物体的材质有一定的要求，只能测量表面材质比较硬的物体。而非接触式扫描采用光投射装置将激光或者可见光投射到被测物体表面，然后利用光感应设备对发射的光进行感光，再利用各种理论和技术计算出被测物体表面的深度信息，从而无需与被测物体直接接触，所以不会直接对被测物体产生物理损伤。这种非接触式扫描方式也称为光学三维测量，其在工业自动检测、产品质量控制、逆向设计、生物医学、三维文物数字信息记录、人体测量等众多领域中具有广泛应用。以上非接触式扫描方式实现时，为了精确测量物体表面各点的位置并在后续的三维重建中建模，需要对光投射设备和光感应设备的内部和外部参数进行标定，并将标定后的各参数引用至后续三维重建方法中。因此，标定结果的准确性直接影响到三维重建模型与目标物体的一致性。故，需要一种具有高精度、且快速有效的标定方法，以测量准确的外部及内部参数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以简单的方式精确地标定光投影设备及光感应设备的参数值。本专利技术公开了，所述三维重建系统包括光感应设备、光投射设备及一产生标定图像的控制设备，所述光投射设备投影所述标定图像形成投影图像，所述光感应设备记录所述投影图像以形成记录图像；所述标定方法包括以下步骤:S1:获取所述标定图像在所述光投射设备的底片上的位置坐标；S2:光感应设备分别记录光投射设备在第一焦距Fl和第二焦距F2下投射的投影图像，形成第一投影图像及第二投影图像，所述光感应设备分别记录所述第一投影图像及第二投影图像形成第一记录图像及第二记录图像；S3:所述控制设备分析所述第一记录图像及第二记录图像，并计算所述光投射设备的光心的坐标。优选地，所述标定方法还包括以下步骤:S4:移动所述光投射设备，使所述光投射设备处于第一位置及第二位置；S5:基于所述光投射设备在所述第一位置及第二位置时不同的投影图像大小及所述光投射设备与投影屏的相对距离，计算所述光投射设备的焦距；S6:将所述光投射设备固定在所述第二位置，基于所述投影图像及所述记录图像计算所述光感应设备的焦距。优选地，步骤S3中，还包括步骤S3-1:所述控制设备基于所述标志图像上的同一点在所述第一记录图像及第二记录图像的连线通过所述光投射设备的光心和等比原理，计算所述光投射设备的光心在光投射底片平面的坐标。优选地，步骤S3中，还包括步骤S3-2:以所述光投射设备的光心为原点，以所述光投射设备的底片平面为XY平面形成第一坐标系，计算所述标定图像在所述第一坐标系下的坐标。优选地，步骤S3中，还包括步骤S3-3:调整所述光感应设备的焦距并保持所述投影图像不变，所述控制设备计算所述光感应设备的光心在光投射底片平面的坐标。优选地，步骤S3中，还包括步骤S3-4:以所述光感应设备的光心为原点，以所述光感应设备的底片平面为XY平面形成第二坐标系，计算所述标定图像所对应的记录图像在所述第二坐标系下的坐标。优选地，步骤S6中，基于所述光感应设备的焦点、所述投影图像的两投影点构成的三角形及所述光感应设备的焦点、所述记录图像上对应所述两投影点的两记录点构成的三角形相似，计算所述光感应设备的焦距。优选地，还包括如下步骤:步骤SI，:将所述光投射设备的焦点及光感应设备的焦点相连，形成一 Z轴，并以距离所述光投射设备的焦点的距离为N并垂直于所述Z轴的平面形成为一 X轴及Y轴构成的XY平面，所述X轴、Y轴、Z轴形成一第三坐标系；步骤S2’:基于所述标定图像的每两点在所述第三坐标系下的投影连线经过所述第三坐标系的原点，标定所述光感应设备及所述光投射设备在第三坐标系下的外部参数；步骤S3’:根据计算出的外部参数计算所述光投射设备的焦点及光感应设备的焦点间的距离L。优选地，所述外部参数包括:以所述光投射设备的底片平面为XY平面形成的第一坐标系的X轴与所述第三坐标系的X轴及Z轴形成的XZ平面的夹角A ;所述第一坐标系的Y轴与所述XZ平面的夹角B ;所述第一坐标系的Z轴与所述第三坐标系的Z轴的夹角C ；以所述光感应设备的底片平面为XY平面形成的第二坐标系的X轴与所述XZ平面的夹角A’;所述第二坐标系的Y轴与所述XZ平面的夹角B’;所述第二坐标系的Z轴与所述第三坐标系的Z轴的夹角C’。优选地，步骤S2’中，还包括:步骤S2’ -1:设定一组外部参数值，调节其中的第一参数，计算所述第一参数的最优参数；步骤S2’ -2:调节所述第一参数及所述外部参数的第二参数，计算所述第二参数的最优参数；步骤S2’ -3:通过依次递归循环，计算每一所述外部参数的最优参数。采用上述技术方案后，对三维重建系统内的光投射设备及光感应设备的内部参数及外部参数的标定过程及及结果更加精确，并具有以下有益效果:I)定标过程简单，避免使用高价的定标板；2)精度高，误差小；3)操作简单，避免复杂的数学计算；4)系统操作简单方便，计算速度快，并且成本低。【专利附图】【附图说明】图1为一优选实施例中标定图像示意图；图2为一优选实施例中光投射设备在第一焦距Fl下，光感应设备记录下的记录图像；图3为一优选实施例中光投射设备在第一焦距F2下，光感应设备记录下的记录图像；图4为光投射设备焦距的计算原理图。【具体实施方式】以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。—般而言，三维重建系统包括光投射设备及光感应设备。工作时，由光投射设备产生一光栅图案，并将该图案本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于三维重建系统的标定方法，所述三维重建系统包括光感应设备、光投射设备及一产生标定图像的控制设备，所述光投射设备投影所述标定图像形成投影图像，所述光感应设备记录所述投影图像以形成记录图像；其特征在于：?所述标定方法包括以下步骤：?S1：获取所述标定图像在所述光投射设备的底片上的位置坐标；?S2：光感应设备分别记录光投射设备在第一焦距F1和第二焦距F2下投射的投影图像，形成第一投影图像及第二投影图像，所述光感应设备分别记录所述第一投影图像及第二投影图像形成第一记录图像及第二记录图像；?S3：所述控制设备分析所述第一记录图像及第二记录图像，并计算所述光投射设备的光心的坐标。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王凤麟，杨树臣，王小宇，
申请(专利权)人：重庆安钻理科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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