[发明专利]一种三维测量系统的标定方法及测量方法

权利要求书

1.一种三维测量系统的标定方法，其特征在于，包括步骤：

获取一组覆盖待重建空间的标准标定数据，其中，所述标准标定数据包括三维测量系统探测器采集到的结构光特征在图像平面的二维坐标和对应的三维空间坐标；

根据所述标准标定数据建立结构光-三维映射模型，具体包括：

沿着图像平面的水平方向对光线进行追踪射线平面、畸变光平面相交于场景点z1、z2、z3，建立场景点z1、z2、z3的，像点(u1,v1)，(u2,v1)，(u3，v1)记录的射线构成一个平面,称为射线平面，Z坐标与对应的每个扭曲光平面的像点(u1,v1)、(u2,v1)、(u3,v1)之间的映射关系，即可计算物体表面的三维坐标，通过直接建立二维-三维空间查找表，来记录这些关系，当条纹号已知时，从条纹在相机图像平面上的像素坐标(u,v)计算出物体表面对应的Z坐标；

利用合适的数学模型来拟合描述所述映射关系，如下所示的多项式模型：

其中，系数Sn(v,I)包括投影仪的非线性影响，n＝0,1,2,…,I是代表不同射线平面的条纹编号；

由于x-z的映射关系受摄像机畸变的影响，因此，x和y的计算通过建立比z映射模型更高阶的多项式模型来拟合。

2.按照权利要求1所述的三维测量系统的标定方法，其特征在于，根据所述标准标定数据建立结构光-三维映射模型过程还包括：

利用插值方法计算所述查找表的中间数据。

3.按照权利要求1所述的三维测量系统的标定方法，其特征在于，根据所述标准标定数据建立结构光-三维映射模型过程包括：

若所述结构光为多线结构光条纹，对相机图像的每一行对每个光平面进行追踪查找出标准标定数据，对每一行中不同的光平面分别建立二维-三维映射模型。

4.一种三维测量方法，其特征在于，包括步骤：

获取结构光打在物体表面的图像信息，其中，所述图像信息的结构光的特征信息；

将所述特征信息输入到预设的结构光-三维映射模型中，获取所述物体表面的空间三维坐标；

其中，所述结构光-三维映射模型是根据已知的一组覆盖物体空间的标准标定数据建立，所述标准标定数据包括三维测量系统探测器采集到的结构光特征在图像平面的二维坐标和对应的三维空间坐标；

根据所述标准标定数据建立结构光-三维映射模型，具体包括：

沿着图像平面的水平方向对光线进行追踪，像点(u1,v1)，(u2,v1)，(u3，v1)记录的射线构成一个平面,称为射线平面，射线平面、畸变光平面相交于场景点z1、z2、z3，建立场景点z1、z2、z3的Z坐标与对应的每个扭曲光平面的像点(u1,v1)、(u2,v1)、(u3,v1)之间的映射关系，即可计算物体表面的三维坐标，通过直接建立二维-三维空间查找表，来记录这些关系，当条纹号已知时，从条纹在相机图像平面上的像素坐标(u,v)计算出物体表面对应的Z坐标；

利用合适的数学模型来拟合描述所述映射关系，如下所示的多项式模型：

其中，系数Sn(v,I)包括投影仪的非线性影响，n＝0,1,2,…,I是代表不同射线平面的条纹编号；

由于x-z的映射关系受摄像机畸变的影响，因此，x和y的计算通过建立比z映射模型更高阶的多项式模型来拟合。

5.按照权利要求4所述的三维测量方法，其特征在于，根据已知的一组覆盖所述物体空间的标准标定数据建立结构光-三维映射模型的过程还包括：

利用插值方法计算所述查找表的中间数据。

6.按照权利要求4所述的三维测量方法，其特征在于，根据所述标准标定数据建立结构光-三维映射模型过程包括：

若所述结构光为多线结构光条纹，对相机图像的每一行对每个光平面进行追踪查找出标准标定数据，对每一行中不同的光平面分别建立二维-三维映射模型。