[发明专利]多投影结构光坐标系自动修正方法

说明书

本发明公开了多投影结构光坐标系自动修正方法，其公开了如下步骤：步骤一：整个磨砂板分为X个区域，从区域1到区域X，高度是连续上升，上升的高度即为整个系统的景深要求；步骤二：将区域1放置在整个系统的下景深位置拍摄，然后旋转磨砂板，使得整个系统依次拍摄区域区域1至区域X。拍摄到最后一个区域时，刚好在上景深区域；步骤3：将圆环标志板放置在0平面位置进行拍摄一组图片；步骤4：进行标定，即可获取修正后的标定参数。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，特别涉及多投影结构光坐标系自动修正方法。

背景技术

工业机器人是我国工业发展的重要支撑，在制造和物流等领域的应用非常广泛，而结构光3d相机作为工业机器人的“眼睛”，它是影响工业机器人领域应用和性能的关键因素。结构光相机的测量精度对3D工业建模，缺陷检测等领域影响至关重要。结构光相机的标定作为3D结构光相机生产中的一环，对结构光相机的测量精度，重复精度有着关键性影响。结构光系统在实际使用中，由于应力，振动，温度等环境因素的影响，原先标定出的坐标系参数不可避免的会发生略微变化，这对于高精度测量会产生十分重要的影响。尤其是针对多投影结构光(N个投影N1，一个相机),这种坐标系偏移会造成两个投影系统的坐标系偏移，针对后续的系统点云拼接融合会造成分层噪声。因此，针对多投影结构光系统的二次标定是十分必要的。目前已有的方案，是重新标定，这个是精度最高的方案。但是在实际的工程应用中，这个方案具有耗时长、需要重新安装到专业标定机上等缺点。

目前的二次修正方案大概分为一下2类：

类张氏标定流程：

(1)根据标定板在投影仪不工作的情况下拍摄图片；同一位置，投影条纹组，拍摄图片；

(2)改变多种位姿，重复步骤(1)；

(3)先根据无条纹图像进行相机标定，标定方法就是张氏9点法；获取相机内外参数；

(4)根据条纹图，通过解相位运算，获取标定板上的相位分布，并根据投影仪的相位设置，按照相机的逆过程标定投影仪；

(5)针对同一个标定板位置，摄像机标定出的位姿，以及投影仪标定出的位姿，计算出摄像机和投影仪之间的位置关系；

(6)系统标定完成。

基于精准位移台的标定流程：

步骤(1)：整个标定系统要求如下，摄像机的光轴垂直于标定板(上面有圆形阵列图案)，标定板的运动方向和摄像机的光轴平行，这些条件十分苛刻，现实中很难实现；

步骤(2)：将投影仪标定板放置于高精度平移台合适位置，并以此位置作为基准平面，建立全局空间坐标系，竖直向上为Z轴的正方向，水平向右为X轴正方向。投影仪工作，拍摄条纹图，计算相位初值，投影仪不工作，拍摄标定板图片；

步骤(3)：按照一定的步长移动标定板，和基准位置高度差异为dh,投影仪工作，拍摄条纹图，计算相位值，和相位初值相减得到dθ；投影仪不工作，拍摄标定板图片；

步骤(4)：重复步骤(3)，采集多种高度下的数据，拟合方程，获取相位值和高度之间的关系方程；

步骤(6)：根据步骤(4)的关系方程，获取相机标定板上的圆形阵列图案圆心的Z值，并根据标定板参数生成三维坐标(X,Y，Z)，并根据摄像机图案提取圆形阵列投影的圆心坐标序列(u，v)；

步骤(7)：重复步骤(6)，获取多组对应序列，进行相机标定。

但针对这两种重新标定的方案，在实际的工程使用中存在拍摄图片多，耗时长，操作不便的缺点，尤其是针对高精度位移台的方案，还需要重新的系统拆卸，这个在实际使用过程中是不可接受的。

发明内容