[发明专利]结构光三维扫描系统的标定方法及装置

权利要求书

1.一种结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，包括：

根据初始标定参数，对标定平面扫描，得到标定平面的三维点云数据；所述标定平面上设置有多个均匀分布的标记点；

根据第一指标、第二指标和第三指标与标定参数的关系，找到结构光三维扫描系统的最优标定参数；所述第一指标为：根据所述标记点对应的三维点云数据，计算得到的每相临两个标记点之间的距离与所述两个标记点之间的实际距离差异的平均值；所述第二指标为：根据所述标记点对应的三维点云数据，计算得到的每个标记点和它相临的两个标记点连接形成的两条直线之间的夹角角度与所述两条直线之间的实际夹角角度差异的平均值；所述第三指标为：根据标定平面的三维点云数据，计算得到的标定平面的平面度与所述标定平面的实际平面度的差异；

根据第一指标、第二指标和第三指标与标定参数的关系，找到结构光三维扫描系统的最优标定参数，包括：

建立所述第一指标、第二指标和第三指标与标定参数的全局优化函数；

以所述初始标定参数为所述全局优化函数的初始值，迭代找到最优标定参数，对于每个迭代周期均执行以下操作：

根据所述标记点对应的三维点云数据，计算所述第一指标和第二指标；根据标定平面的三维点云数据，计算所述第三指标；直到找到第一指标、第二指标和第三指标中一个或多个最小时对应的标定参数，作为结构光三维扫描系统的最优标定参数。

2.如权利要求1所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，以所述初始标定参数为所述全局优化函数的初始值，迭代找到最优标定参数，包括：

以所述初始标定参数为全局优化函数的初始值，设定标定参数的范围阈值，迭代找到最优标定参数。

3.如权利要求1至2任一权利要求所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，所述标记点的形状为圆形。

4.如权利要求1至2任一权利要求所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，所述标定平面包括：平面物体以及粘贴在平面物体上的、满足结构光三维扫描系统扫描范围的白纸；所述白纸上设置有多个均匀分布的标记点。

5.如权利要求1至2任一权利要求所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，所述标定参数包括：结构光三维扫描系统中相机和摄影机的内部参数和外部参数。

6.如权利要求1至2任一权利要求所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，所述第三指标具体为：根据从标定平面上均匀采样的三维点云数据，计算得到的标定平面的平面度与所述标定平面的实际平面度的差异。

7.如权利要求1至2任一权利要求所述的结构光三维扫描系统的标定方法，其特征在于，所述全局优化函数为：

minF_obj(paras_SLS)

使得：

其中，F_obj为全局优化函数的目标函数：F_obj＝∑(E_d+α·E_p+β·E_a)；α,β满足：E_d≈α·E_p≈β·E_a；是标定参数的上限，是标定参数的下限；E_d为第一指标：每相临两个标记点之间的距离与所述两个标记点之间的实际距离差异的平均值；E_a为第二指标：根据所述标记点对应的三维点云数据，计算得到的每个标记点和它相临的两个标记点连接形成的两条直线之间的夹角角度与所述两条直线之间的实际夹角角度差异的平均值；E_p为第三指标：根据标定平面的三维点云数据，计算得到的标定平面的平面度与所述标定平面的实际平面度的差异；α和β是经验参数，用来调整E_d、E_a和E_p的数量级。

8.一种结构光三维扫描系统的标定装置，其特征在于，包括：

三维点云数据获取模块，用于根据初始标定参数，对标定平面扫描，得到标定平面的三维点云数据；所述标定平面上设置有多个均匀分布的标记点；

最优标定参数计算模块，用于根据第一指标、第二指标和第三指标与标定参数的关系，找到结构光三维扫描系统的最优标定参数；所述第一指标为：根据所述标记点对应的三维点云数据，计算得到的每相临两个标记点之间的距离与所述两个标记点之间的实际距离差异的平均值；所述第二指标为：根据所述标记点对应的三维点云数据，计算得到的每个标记点和它相临的两个标记点连接形成的两条直线之间的夹角角度与所述两条直线之间的实际夹角角度差异的平均值；所述第三指标为：根据标定平面的三维点云数据，计算得到的标定平面的平面度与所述标定平面的实际平面度的差异；

所述最优标定参数计算模块具体用于：

建立所述第一指标、第二指标和第三指标与标定参数的全局优化函数；

以所述初始标定参数为所述全局优化函数的初始值，迭代找到最优标定参数，对于每个迭代周期均执行以下操作：

根据所述标记点对应的三维点云数据，计算所述第一指标和第二指标；根据标定平面的三维点云数据，计算所述第三指标；直到找到第一指标、第二指标和第三指标中一个或多个最小时对应的标定参数，作为结构光三维扫描系统的最优标定参数。