[发明专利]多方位投影的投影仪标定方法及装置有效

专利信息
申请号: 201710310142.1 申请日: 2017-04-28
公开(公告)号: CN107270810B 公开(公告)日: 2018-06-22
发明(设计)人: 彭翔;张雅琴;刘晓利;杨洋;蔡泽伟 申请(专利权)人: 深圳大学
主分类号: G01B11/00 分类号: G01B11/00;G01B11/24
代理公司: 深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙) 44312 代理人: 王利彬
地址: 518000 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 标靶 标定参数 特征点 标定 三维世界坐标 投影仪 投影仪标定 投影仪图像 信息图 亚像素 预置 投影 光学测量技术 采集 标靶平面 标定结果 差法 投射 相机 图案 优化
【权利要求书】:

1.一种多方位投影的投影仪标定方法,其特征在于,所述投影仪标定方法应用于投影仪标定系统,所述投影仪标定系统包括:投影仪、相机和标靶,所述相机位于所述标靶上方,并且相机的光轴和标靶所在平面垂直;所述投影仪标定方法包括:

步骤S1,利用所述投影仪依次在标靶周围预置的N个指定方位投射预置的标定图案到标靶平面,在每个指定方位用所述相机采集标靶信息图;

步骤S2,对每个指定方位下的标靶信息图进行特征点提取得到标靶特征点在相机图像坐标系下的位置,利用相位解调技术得到标靶信息图的相位分布,结合标靶特征点的位置和标靶信息图的相位分布,并经过亚像素插值计算得到标靶特征点的精确相位及基于所述标靶特征点的精确相位得到投影仪图像坐标系中与所述标靶特征点相对应的亚像素坐标xi,i=1,2,......N;

步骤S3,利用得到的投影仪图像坐标系下亚像素坐标xi和已知的标靶特征点的三维世界坐标X对所述投影仪进行标定,求得初始标定参数,i=1,2,......N;

所述初始标定参数包括:由投影仪与标靶组成的N个外参Θ1、Θ2......ΘN,和投影仪内部参数θ;

步骤S4,利用光束平差法对所述初始标定参数和所述三维世界坐标X进行优化,得到最终标定参数。

2.如权利要求1所述的投影仪标定方法,其特征在于,所述预置的N个指定方位需要满足:所述投影仪在所述预置的N个指定方位投射的标定图案在标靶平面聚焦。

3.如权利要求1所述的投影仪标定方法,其特征在于,所述预置的标定图案包括:若干幅正弦周期相移图和若干幅格雷码图;所述标靶信息图包括:若干幅含有标靶信息的相移图和若干幅含有标靶信息的格雷码图。

4.如权利要求1所述的投影仪标定方法,其特征在于,所述基于所述标靶特征点的精确相位得到投影仪图像坐标系中与所述标靶特征点相对应的亚像素坐标xi,包括:

根据投影仪图像坐标系下的标靶特征点的亚像素坐标与相位的映射关系,即利用以下公式计算得到与所述标靶特征点相对应的亚像素坐标xi

其中,代表所述标靶特征点的精确相位,T代表相位周期宽度,i=1,2,......N。

5.如权利要求1所述的投影仪标定方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述光束平差法具体为:假设每个指定方位下的标靶特征点有M个,通过最小化目标函数对所述初始标定参数和标靶特征点的三维世界坐标Xj,j=1,2...,M进行优化,得到最终标定参数;

所述目标函数为:

其中,xij代表第i个方位下标靶信息图中的第j个标靶特征点经过图像处理得到的亚像素坐标,代表根据标定模型计算得到的第i个方位下标靶信息图中的第j个标靶特征点的坐标,τ={θ,Θi,Xj}为待优化的参数向量,其中,θ代表投影仪内部参数,Θi代表投影仪与标靶组成的外参,i=1,2,......N。

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