[发明专利]基于结构光的三维测量方法及大景深三维深度相机系统

权利要求书

1.一种基于结构光的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用无焦结构光投影模块向被测物体投射一组编码结构光；

步骤2、利用多个具有不同景深的摄像头同时采集被测物体反射的结构光图片；

步骤3、处理各摄像头拍摄的结构光图片，计算出被测物体的三维点云；

先分别处理各摄像头拍摄的结构光图片，获得相应的点云；将各摄像头对应的点云进行融合，得到被测物体的点云；

或，先将各摄像头拍摄的结构光图片进行融合得到大景深图片，再将大景深图片进行计算得到被测物体的点云。

2.根据权利要求1所述的基于结构光的三维测量方法，其特征在于，步骤3中，先分别处理各摄像头拍摄的结构光图片，获得相应的点云；将各摄像头对应的点云进行融合，得到被测物体的点云，具体包括以下步骤：

a、分别计算各个摄像头拍摄的结构光图片，得到与各个摄像头对应的点云；

b、删除各个摄像头对应点云中位于摄像头景深之外的点云，分别得到位于各个摄像头景深范围内的点云；

c、将结构光投射到被测物体表面的位置点作为特征点，计算不同摄像头拍摄的结构光图片的对应关系，进而得到多个位于各个摄像头景深范围内点云的对应关系；

d、以主摄像头景深范围内点云为基准，根据多个位于各个摄像头景深范围内点云的对应关系，将其他摄像头景深范围内点云通过平移和旋转转换到主摄像头的坐标系下，得到被测物体的点云。

3.根据权利要求2所述的基于结构光的三维测量方法，其特征在于，步骤d之后还包括步骤e：对摄像头景深重叠区域的点云进行融合，使得点云在两个摄像头的景深重叠区域过渡更加平滑；

对于任意两个摄像头景深的重合区域，将这两个摄像头景深重叠区域的点云叠加起来，得到被测物体更加密集的点云；

或，对任意两个摄像头景深的重合区域的点云进行平均或者加权平均，将平均或者加权平均后的点云作为景深重合区域的点云。

4.根据权利要求3所述的基于结构光的三维测量方法，其特征在于：步骤d中，将景深处于中间位置的摄像头或者景深范围最常用的摄像头作为主摄像头。

5.根据权利要求4所述的基于结构光的三维测量方法，其特征在于：步骤3中，先将各摄像头拍摄的结构光图片进行融合得到大景深图片，再将大景深图片进行计算得到被测物体的点云数据，具体包括以下步骤：

a、先将主摄像头拍摄的图片作为融合后的大景深图片，根据该图片计算被测物体的三维点云；

b、根据步骤a计算的三维点云数据得到被测物体每个区域的深度值；

c、根据被测物体每个区域的深度值得到相应区域在哪个摄像头的景深范围内，即得到被测物体各个区域与相应摄像头的对应列表；

d、融合时，根据被测物体各个区域与相应摄像头的对应列表，针对被测物体不同区域选用相应摄像头拍摄的结构光图片实现融合；

e、将步骤d融合后的图片作为大景深图片，并根据该图片计算被测物体的三维点云；

f、根据步骤e计算的被测物体的三维点云数据得到被测物体每个区域的深度值；重复步骤c到e，直到两次计算的点云差异在误差范围内为止。

6.根据权利要求5所述的基于结构光的三维测量方法，其特征在于：步骤d中，具体融合时，将结构光投射到被测物体表面的位置点作为特征点。

7.一种大景深三维深度相机系统，其特征在于：包括无焦结构光投影模块、图像接收模块及系统主控模块；

所述无焦结构光投影模块用于向被测物体投射一组编码结构光；

所述图像接收模块包括多个具有不同景深的摄像头，用于采集从被测物体反射的结构光图片；

所述系统主控模块与无焦结构光投影模块及图像接收模块电连接，所述系统主控模块包括存储器与处理器，存储器上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，完成权利要求1-6任一所述基于结构光的三维测量方法中步骤3的过程。