[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

说明书

本发明涉及3D检测与测量领域，具体涉及一种基于结构光的三维测量方法及大景深三维深度相机系统。大景深三维深度相机系统包括结构光投影模块、图像接收模块及系统主控模块；其中结构光投影模块可以为无焦投影模块或多个有焦投影模块。图像接收模块包括具有不同景深的摄像头。利用结构光投影模块投影编码结构光，利用多个具有不同景深的摄像头采集被测物体反射的结构光图片；系统主控模块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。解决当前结构光深度相机三维成像景深小的问题。

技术领域

本发明涉及3D检测与测量领域，具体涉及一种基于结构光的三维测量方法及大景深三维深度相机系统。

背景技术

基于结构光的三维测量方法，因具有高精度、非接触、测量效率高等优点已经成为一种重要的三维测量方式。结构光的三维相机通常包括三部分：结构光投影模块，结构光拍摄模块和数据处理系统。首先，结构光投影模块向被测物体投射结构光，然后，结构光拍摄模块拍摄被测物体上的结构光图片并传送到数据处理系统，最后由数据处理系统进行数据处理得到被测物体的三维点云数据。

但是，由于通常情况下，结构光投影模块和结构光拍摄模块都是有景深的，所以结构光三维相机的景深就是结构光投影装置景深和结构光拍摄装置景深的交集，这样就导致结构光相机一般情况下景深都比较小。当被测物体处于结构光相机的景深范围之外时，就会拍摄到被测物体失焦的结构光图片，并导致被测物体的三维点云数据误差增大，甚至不能生成三维点云数据。

目前，在二维拍摄中，实现大景深相机的方式主要有两种：调整焦距和多摄像头。调整焦距是通过调整镜头与图像传感器芯片的距离来适应被测物体与相机的距离，如单反相机。多摄像头是通过多个摄像头分别拍摄不同景深的图片，通过将多个摄像头拍摄的图片融合来得到大景深的图片。而在结构光等主动光学三维测量领域，因结构光投影设备与摄像头均具有景深，基于二维拍摄的经验，可以利用多组摄像头解决摄像头景深不足的问题，但是当被测物体在结构光投影设备的景深之外时，投影到物体上的结构光图案是模糊的图案，此时摄像头拍摄的结构光图案是模糊的，因此不能很好地进行3D重建，目前针对上述问题尚无较好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于结构光的三维测量方法及大景深三维深度相机系统，以解决当前结构光深度相机三维成像景深小的问题。

本发明的技术方案是提供一种基于结构光的三维测量方法，其特殊之处在于，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。

进一步地，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，通过这些特征点，就可以计算出不同摄像头拍摄的结构光图片的对应关系，进而可以得到多个位于各个摄像头景深范围内点云的对应关系；