[发明专利]相对位姿参数的标定方法、装置和确定三维形状的装置

说明书

本发明公开了一种结构光投影器与相机的相对位姿参数的标定方法、装置和确定三维形状的装置。所述相对位姿参数的标定方法包括：计算独立参数ω,κ,b_y,b_z；利用一维控制信息以及获得的参数ω,κ,b_y,b_z来求得基线分量T_x；确定三维空间中的刚体变换模型(R,T)。本发明实施例提出了一种利用一维控制信息实现投影器与数字相机之间相对位姿关系的标定方法。该方法不需要建立专门的控制场，在实现方法的简易性上具有优势。

技术领域

本发明涉及三维形状测量领域，特别涉及一种相对位姿参数的标定方法、装置和用于确定三维形状的装置。

背景技术

在多个技术领域中，存在大量需要确定物体的三维形状的需求，例如：机械工程、建筑、汽车、采矿、口腔科等。待测量的物体的形状是各种各样的，并不规范。这就为准确测量各个维度的形状带来了难度。

利用投影器投射出的结构光和数字相机来恢复三维空间中的几何模型是实现三维成像的一种重要的技术手段，是一种使用数字相机进行测量对象物的照相摄影并用计算机进行图像处理，以非接触方式计算出测量对象物表面的三维形状的方法。下文简称该过程为结构光三维成像。

结构光三维成像的原理是利用投影器投射出的可识别的图案和光学三角测量关系交会得到空间点的三维坐标。在上述过程中，事先确定构成三角测量的设备之间严格的相对位置和姿态(以下简称位姿)关系，是实现三角成像的前提条件，故具有重要的实际意义。

现有的基于结构光的三维成像系统主要包括两类：一类是结构光只用于为相机提供光学图案，而是使用两台相机立体观测这些图案实现交会测量和建模。此类结构光系统，只需要标定两台相机之间的相对位姿关系，而不需要严格标定相机与结构光光源或投影器之间的相对位姿关系；另一类是结构光不仅需要提供光学图案，还需要提供交会的光线方向。在这类系统中需要标定结构光投影器与相机之间的相对位姿关系。目前现有的结构光投影器与相机之间的相对位姿关系标定必须要提供足够的平面或者空间控制信息，即需要建立一个二维或者三维的控制场，并在此控制场的基准坐标系中分别确定投影器和相机的空间绝对位姿，然后再利用这两个空间方位计算投影器和相机之间的相对位姿。

在上述结构光投影器与相机之间的相对位姿关系的标定过程中，构建二维或者三维的控制场是一个复杂的过程，且增加了三维形状测量的难度。

发明内容

本发明提供一种相对位姿参数的标定方法、装置和用于确定三维形状的装置，用以解决现有的结构光投影器与相机之间的相对位姿关系的标定过程中，构建二维或者三维的控制场比较复杂导致三维形状测量的困难的问题。

本发明的实施例提供一种结构光投影器与相机的相对位姿参数的标定方法，包括：计算独立参数ω,κ,b_y,b_z；利用一维控制信息以及获得的参数ω,κ,b_y,b_z来求得基线分量T_x；确定三维空间中的刚体变换模型(R,T)；

可选的，所述计算独立参数ω,κ,b_y,b_z，具体包括：将线性和非线性参数分离，基于powell搜索进行求解，得到独立参数ω,κ,b_y,b_z；

可选的，所述将线性和非线性参数分离，基于powell搜索进行求解，得到独立参数ω,κ,b_y,b_z，具体包括：

S1501、任意设定待求角元素初值ω⁽⁰⁾,κ⁽⁰⁾；