[发明专利]基于单应性矩阵的结构光三维检测方法

摘要

一种计算机视觉技术领域的基于单应性矩阵的结构光三维检测方法，本发明中，利用棋盘格图案中的特征点获取相机成像面分别与平面P₁和P₂对应的单应性矩阵，同时在平面P₁和P₂上分别测定投影仪投影面和相机成像面对应的单应性矩阵，给定投影面上某条光栅的直线方程，根据单应性矩阵获得成像面和世界坐标系下的平面，并建立成像面和世界坐标系下平面之间的关系，并通过变换关系得到每条光栅在世界坐标系下的位置，从而获取三维信息。本发明可以简便的测量世界坐标，并避免了设备相关性问题，本发明在保证精度的条件下简化了三维检测的操作。

主权项

1、一种基于单应性矩阵的结构光三维检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在投影仪和摄像机之间设置互相平行的两个平面P1和P2，两个平面P1和P2用于放置获取单应性矩阵的棋盘格图案，投影仪和平面P1之间设有带有光栅的投影面，投影仪和投影面上的一条光栅确定一个光平面；步骤二，利用棋盘格图案中的特征点获取相机成像面分别与平面P1和P2对应的单应性矩阵HCQ1和HCQ2；步骤三，利用棋盘格图案中的特征点在平面P1和P2上分别测定投影仪投影面和相机成像面对应的单应性矩阵HPC1和HPC2；步骤四，给定投影面上某条光栅的直线方程，根据步骤三中的单应性矩阵HPC1、矩阵HPC2获得直线C11C12和直线C21C22，由直线C11C12和C21C22确定成像面C11C12C22C21；步骤五，根据步骤四求得的直线C11C12、直线C21C22和步骤二中的单应性矩阵HCQ1、矩阵HCQ2获得直线Q11Q12和直线Q21Q22，由直线Q11Q12和Q21Q22确定世界坐标系下的平面Q11Q12Q22Q21，平面Q11Q12Q22Q21是在三维空间的平面；步骤六，建立成像面C11C12C22C21和世界坐标系下平面Q11Q12Q22Q21之间的关系：(X，Y，1)T＝R(Xw，Yw，Zw)T+T，其中，(X，Y)为成像面C11C12C22C21中的坐标，(Xw，Yw，Zw)为世界坐标系下平面Q11Q12Q22Q21中的坐标，R为旋转矩阵，T为平移向量，则平面P1或P2上任意一个点(x，y)与世界坐标系下平面上对应点(Xw，Yw，Zw)的关系如下：式中，3×4矩阵表示出两个面的变换关系，利用成像面和世界坐标系下平面上对应的特征点即可确定该3×4矩阵；步骤七，把目标物体放在平面P2上，投影结构光，拍摄得到含有结构光的一组图像，然后对结构光进行解码，区分出光栅的数目，获得光栅在有目标物体影响下在相机成像面上的位置；步骤八，在步骤七获得光栅在有物体影响下，在相机成像面上的位置的基础上，获得到每条光栅各自确定的平面C11C12C22C21和Q11Q12Q22Q21，以及由平面C11C12C22C21到平面Q11Q12Q22Q21映射的3×4矩阵，通过步骤六中的变换关系得到每条光栅在世界坐标系下的位置，从而获取三维信息。