[发明专利]一种基于正弦光栅的结构光测量系统标定方法

摘要

本发明公开了一种基于正弦光栅的结构光测量系统标定方法，包括：制作编码光栅、搭建测量系统捕获标定板平面图像、投射编码光栅并采集保存、确定相位展开起始点、求解包裹相位并展开、恢复投影仪成像平面上的标定板平面图像、根据多组不同位置的投影仪标定板平面图像对投影仪进行标定、根据多幅不同位置的摄像机标定板平面图像对摄像机进行标定、根据投影仪和摄像机的标定结果得到投影仪坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵。使用编码圆盘图像不仅有效地确定了相位展开的起始点，且保证其所处的图像区域质量较高；而设计的相位展开方法具有抗噪功能，克服了传统相位展开方法的“拉线”现象，具有操作简单、鲁棒性强，测量精度高等优点。

主权项

一种基于正弦光栅的结构光测量系统标定方法，其特征在于包括以下步骤：1）制作编码光栅，其中包括三幅相移120度的行正弦光栅、三幅相移120度的列正弦光栅以及一副用于确定相位展开起始点的编码圆盘图像；2）搭建结构光测量系统，使用摄像机捕获标定板图像；3）使用投影仪依次将三幅行正弦光栅、三幅列正弦光栅以及圆盘图像投射到标定板上，并使用摄像机分别捕获保存；4）确定相位展开起始点，对步骤3）捕获的编码圆盘图像，使用otsu法对其首先进行二值化，然后使用区域增长方法确定编码圆盘图像区域，继而确定其中心，将其作为相位展开的起始点；5）推导并利用三步相移法对步骤3）得到的一组图像进行求解，得到行、列方向上的包裹相位，并利用枝切法结合洪水填充法对行、列方向的包裹相位进行相位展开；6）根据步骤5）得到的绝对相位以及绝对相位的唯一性原理，恢复得到步骤2）得到的标定板图像对应的投影仪图像；7）重复步骤2）、3）、4）、5）、6）得到多组不同位置的投影仪和摄像机标定板图像，使用传统的摄像机标定方法，根据不同位置的投影仪标定板平面图像，获得投影仪内外参数；8）根据步骤7）得到的多副不同位置的摄像机标定板平面图像，完成对摄像机的内外参数标定；9）综合步骤7）、8）中摄像机和投影仪的标定结果，最终确定摄像机坐标系到投影仪坐标系的变换矩阵。