[发明专利]一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种结构光测量系统的标定方法，其特征在于，应用于结构光测量系统，所述结构光测量系统包括DLP激光投影机和工业相机，所述结构光测量系统的标定方法，包括以下步骤：

S1、利用所述工业相机获取多组不同位姿的标定图像，所述每组标定图像包括一张靶标图像和与其对应的多张条纹图像；

S2、利用所述多组标定图像中的靶标图像对所述工业相机进行标定得到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数；

S3、从所述每组标定图像中获取多个目标点的像素坐标，并根据所述每组标定图像中的条纹图像计算得到所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值；

S4、根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述多组外参数和所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标进行计算，得到所述每组标定图像的多个目标点位置的深度值；

S5、根据所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数进行拟合，得到相位与深度映射关系的拟合参数；在所述步骤S5中，基于以下的多项式求取所述相位与深度映射关系的拟合参数：

其中，Z_c(u,v)表示像素点(u,v)坐标对应的深度值，表示像素点(u,v)坐标对应的绝对相位值，N表示多项式的阶数，a_n(u,v)表示所述相位与深度映射关系的拟合参数。

2.根据权利要求1所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：

S101、在白色底板上覆盖带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述工业相机拍摄一张标靶图像；

S102、取走所述带有黑色圆形靶标的透明标定板，利用所述DLP激光投影机向白色底板投射多组不同频率的条纹序列，并利用所述工业相机拍摄多张不同频率的条纹图像；

S103、在所述工业相机拍摄范围内调节白色底板的位置和姿态；

S104、多次循环步骤S101至步骤S103直至获取多组不同位姿的标定图像。

3.根据权利要求2所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述DLP激光投影机投射的条纹序列为正弦条纹。

4.根据权利要求3所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，步骤S2中采用张正友标定法得到相机内参数、相机畸变系数和多组外参数。

5.根据权利要求4所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤：

S301、针对每组标定图像，从所述每组标定图像中的靶标图像和条纹图像中选取多个目标点，并记录所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标；

S302、利用四步相移法根据所述每组标定图像的不同频率的条纹图像进行计算，得到所述每组标定图像的多个目标点位置不同频率的相位主值；

S303、利用多频外差法根据所述每组标定图像的多个目标点位置不同频率的相位主值进行解包裹，得到所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值。

6.根据权利要求5所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下子步骤：

S401、根据所述多组外参数计算在摄像机坐标系下所述白色底板处于不同位姿时的平面方程；

S402、根据所述相机内参数、所述相机畸变系数、所述白色底板处于不同位姿时的平面方程以及相机成像原理得到所述每组标定图像对应的深度值计算公式；

S403、将所述每组标定图像的多个目标点的像素坐标代入所述每组标定图像对应的深度值计算公式进行计算，得到所述每组标定图像的多个目标点位置的深度值。

7.根据权利要求6所述的结构光测量系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

利用最小二乘多项式拟合方法根据所述每组标定图像的多个目标点位置的绝对相位值和深度值对预先构建的相位与深度映射关系多项式函数中的参数进行拟合，得到相位与深度映射关系的拟合参数。