[发明专利]一种圆结构光的标定方法

说明书

本发明公开了一种圆结构光的标定方法，包括：将标定板与待标定的圆结构光锥面相交放置，使标定板上出现圆结构光锥面与标定板相交的结构光曲线；在保持标定板与待标定的圆结构光锥面相交的基础上，移动标定板并拍摄N副相应的结构光曲线图片；利用标定板中的标志点标定相机的内参，以及相机相对于每副结构光曲线图片的外参，从而求解每一副结构光曲线图片对应的光曲线离散点坐标；利用所有光曲线离散点坐标进行非线性拟合，获得圆结构光锥面方程，从而求解出待标定的圆结构光锥面的各个参数。该方法所涉及的器件结构简单、易于实现，且成本也较低。

技术领域

本发明涉及摄影测量领域，尤其涉及一种圆结构光的标定方法。

背景技术

基于圆结构光检测系统在场景重建、内壁损伤检测和工业测量等领域有着广泛应用，其中一个关键技术问题是结构光的标定，即确定在世界坐标系中圆结构光锥面的表达方程就极其重要。

目前主要使用如下方案进行结构光的标定：

1、张广军等人使用拉丝法标定出线结构光。用细线与线结构光面相交产生亮点，由两个电经纬仪确定亮点的三维位置，利用这些亮点位置拟合出线结构光面方程。这种方法需要精密测量装置电经纬仪，装置成本高，而且拉丝法产生的亮点很难做的很多，实验操作复杂。

2、张广军等人同时也提出其他结构光标定方法，不过也都是线结构光的标定。

3、Zhang和Zhuang等人标定出圆结构光方程通过比较测量标准圆环的测量值和参考值。该方法需要额外的标准件环规，提高了实验装置成本。而且要求环规中心线与圆结构光中心线绝对重合，实验操作难度大。

4、Albertazzi等也同样采用了标准圆筒沿着精准轴线运动来标定出圆结构光方程，也有着同样的弊端。Wang使用同心圆标定板基于交比不变性标定检测器，该方法需要标定板沿着圆结构光轴线精密移动，操作难度高，需要精密移动装置。

5、Wakayama等标定出检测器参数通过精密的加工装配，而且该方法并未考虑装配误差，但是装配误差常常不得不考虑。

6、Zhu等人利用辅助相机成功标定出圆结构光参数，该方法操作方便，但该方法需要额外的辅助相机，增加了实验成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆结构光的标定方法，所涉及的器件结构简单、易于实现，且成本也较低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种圆结构光的标定方法，包括：

将标定板与待标定的圆结构光锥面相交放置，使标定板上出现圆结构光锥面与标定板相交的结构光曲线；

在保持标定板与待标定的圆结构光锥面相交的基础上，移动标定板并拍摄N副相应的结构光曲线图片；

利用标定板中的标志点标定相机的内参，以及相机相对于每副结构光曲线图片的外参，从而求解每一副结构光曲线图片对应的光曲线离散点坐标；

利用所有光曲线离散点坐标进行非线性拟合，获得圆结构光锥面方程，从而求解出待标定的圆结构光锥面的各个参数。

求解每一副结构光曲线图片对应的光曲线离散点坐标的过程如下：

利用标定的每副结构光曲线图片的外参推出相应结构光曲线图片中标定板的平面方程；

利用相机投射模型与相机的内参确定相应的投射直线方程；

结合标定板的平面方程与投射方程求解出每一副结构光曲线图片对应的光曲线离散点坐标。