[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

说明书

本发明提供一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备，利用所述工业相机获取靶标图像和条纹图像；利用所述靶标图像对工业相机进行标定得到相机内参数、畸变系数和外参数；从靶标图像获取多个目标点的像素坐标，并根据对应的条纹图像计算得到多个目标点位置的绝对相位值；根据所述相机内参数、畸变系数、外参数和多个目标点的像素坐标进行计算，得到多个目标点位置的深度值；根据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。本发明方案通过多项式拟合方式，实现了结构光测量系统的深度与相位的映射关系的拟合，从而根据物体上任意一点的相位信息计算出该点的深度信息。

技术领域

本发明涉及结构光测量技术领域，尤其涉及一种结构光测量系统的标 定方法、装置及电子设备。

背景技术

随着科技的发展，各种先进的测量技术成为研究的热点，结构光测量 系统具有无接触，测量速度快，测量精度较高且成本较低等优点而被广泛 应用到各个领域。

结构光测量系统是一种利用特定光源照射目标形成人工特征，由摄像 机采集这些特征进行测量的系统，其核心在于，根据摄像机采集到物体图 像和投影仪投射在物体上的结构光图像计算物体上任意一点的三维信息， 结构光测量系统的标定精度对系统的测量精度具有决定性的作用。

然而，现有的标定方法主要是标定根据图像上任意一点的像素坐标和 该点的相位求解该点三维坐标所需的参数，难以直接确定结构光测量系统 的深度与相位的映射关系。

发明内容

本发明提供一种结构光测量系统的标定方法、装置及电子设备，根据 结构光测量系统中的工业相机拍摄的靶标图像和结构光图像，采用多项式 拟合的方式标定得到相位与深度映射关系的拟合参数，标定后的结构光测 量系统可根据物体上任意一点的相位信息计算出该点的深度信息。

第一方面，本发明提供一种结构光测量系统的标定方法，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，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。

优选的，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；