[发明专利]一种结构光三维测量系统的参数重标定方法及其设备

说明书

一种结构光三维测量系统的参数重标定方法及其设备，在具有一台相机与一台投影仪的系统中增加辅助相机对投影仪内参数进行重标定。放置高精度的白色平板，投影仪投射结构光图案，原系统相机和辅助相机采集白色平板图案。首先对双相机进行标定，获得辅助相机参数；其次采用拍摄的照片依据立体视觉原理重建白色平板，再次将重建的点云反投影到投影仪发射相面上，计算出对应的投影相位，并与其实际相位做差得到相位残差值，最后利用最小二乘原理计算得到投影仪横向等效焦距和横向光心的误差值，完成投影仪内参数的重标定，提高结构光三维测量系统的标定精度。

技术领域

本发明涉及一种结构光三维测量系统中的投影仪内参数重标定方法及其设备，属于计算机视觉技术领域。

背景技术

结构光三维测量系统是计算机视觉领域中一种重要的三维测量系统，具有快速、装配简易、高精度的特点。而系统参数的精度则直接决定了系统的测量精度。

结构光三维测量系统的参数通过标定来获得，标定方法的优劣直接决定了所获得的系统参数的精度。目前系统的标定主要包括两个部分，分别为相机标定和投影仪标定。相机标定的研究由来已久，经典的方法有直接线性变换法、Tsai的两步标定法、张正友的平面标定法以及自标定方法等。目前以张正友的平面标定法最为常用和成熟，已形成不同的语言工具箱。投影仪标定是基于相机的标定方法来完成的，不同学者为投影仪建立了不同的数学模型并给出了对应的标定方法，其中较为常用的一种是将投影仪视为一个反向的相机，通过结构光的方法使投影仪能够“拍摄”照片，而后对投影仪进行标定。目前投影仪的标定尚不成熟，上述方法所获得的投影仪参数误差经常是相机参数误差的数倍，这也是目前结构光三维测量系统，特别是由一台相机与一台投影仪构成的测量系统的测量精度不高的主要原因。

发明内容

针对现有的投影仪标定技术存在的问题，本发明提出了一种结构光三维测量系统中投影仪内参数的重标定方法及设备，技术方案如下：

一种结构光三维测量系统的参数重标定方法，结构光三维测量系统包括一台相机和一台投影仪，其特征在于：首先对结构光三维测量系统中的投影仪参数进行初次标定，然后在结构光三维测量系统中增设一台辅助相机，基于对投影仪参数初次标定过程中内参数误差的分析，将参数误差归结为投影仪内参数中横向主点和横向等效焦距的误差，而后分析出横向主点和横向等效焦距这两种内参数误差对于系统的具体影响，借助辅助相机重标定投影仪的内参数，以提高结构光三维测量系统的标定精度；包括以下步骤：

1)将一台相机和投影仪构建成结构光三维测量系统，对投影仪的参数进行初次标定，投影仪向被测物体即标定板投射一组光栅，利用相位测量轮廓术方法，得到经被测物体即标定板表面深度调制的相位，据此直接反求得到世界坐标：