[发明专利]一种基于单摄像机双色线结构光的三维坐标测量方法

权利要求书

1.一种单摄像机双色线结构光三维扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：摄像机标定：摄像机标定的是建立图像上像素坐标与形成该像点的一条空间直线的对应关系，通过合理分布样本点的位置、建立样本点集的像素坐标与空间直线的对应关系，得到全部测量空间内的连续映射；

步骤2：光平面的标定：光平面的标定是为获得红、蓝线结构光三维空间方程，在两张标定图像上获取红蓝线结构光图像像素坐标，转化为对应的空间三维坐标，利用最小二乘法拟合出红色光平面和蓝色光平面方程；

步骤3：三维坐标求解：在扫描过程中拍摄的彩色图像上搜索红蓝线结构光中心像素坐标，建立空间直线方程l，求解直线l与标定光平面的交点，得到空间三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种单摄像机双色线结构光三维扫描方法，其特征在于：步骤1中所述的摄像机标定具体如下：

步骤1.1：标定器材

标定器材为放置在活动滑板上的垂直安装的标准网格图案平板，标定块安装在模型夹持器上，标定块AB两面平行，两面相同位置有黑底白线网格图案；标定板是具有漫反射表面的平板；

步骤1.2：摄像机标定算法

步骤1.2.1：标定时使垂直转轴绕x轴旋转逆时针90度，摄像机光轴与坐标系y轴重合，标定板平面放置在与y轴垂直的平面上，原点位置在标定板的中心，对应三维空间坐标(x，z)为(0，0)，标定时使三维扫描仪平移平台在y方向p1位置和p2位置分别拍摄两幅标定板的图像；通过图像处理的方法提取网格线交点对应的像素坐标，每个网格交点的像素坐标和三维空间坐标一一对应，在y＝0附近的三维空间即为三维测量空间，与摄像机有固定的相互位置关系，形成样本点数据；

步骤1.2.2：依据样本点数据，采用双线性插值方法建立由像素坐标到成像直线的映射函数：L：P＝p₁(x，y，z)+λ(p₂(x，y，z)-p₁(x，y，z))      (1)

其中p₁(x，y，z)、p₂(x，y，z)分别为像素坐标(x_p，y_p)在平面p1和平面p2对应的三维坐标。

p₁(x，y，z)＝f(x_p，y_p)      (2)

p₂(x，y，z)＝g(x_p，y_p)      (3)

公式(2)、(3)分别具体表示成公式(4)、(5)：

x1=ax1xp+bx1yp+cx1xpyp+dx1z1=az1xp+bz1yp+cz1xpyp+dz1y1=p1---(4)]]>

x2=ax2xp+bx2yp+cx2xpyp+dx2z2=az2xp+bz2yp+cz2xpyp+dz2y2=p2---(5)]]>

步骤1.2.3：由p₁和p₂的坐标计算直线方程，对任一像素坐标(x_p，y_p)，得到空间一条直线L：p＝p₁+λ(p₂-p₁)。