[发明专利]对经受光照图案的对象的图像获取进行优化的方法和设备

说明书

本文描述的技术涉及被配置为确定用于图像获取的参数的方法、设备和计算机可读介质。一个或多个图像传感器中的每个图像传感器被布置成捕获场景的一组图像，每个图像传感器包括可调整的成像参数集。投影仪被配置成在场景上投影移动图案，其中所述投影仪包括可调整的投影仪参数集。基于一个或多个约束的集合所述可调整的投影仪参数集和可调整的成像参数集被确定以用于降低基于所述图像集生成的3D数据中的噪声。

技术领域

本文描述的技术通常涉及优化机器视觉图像获取的方法和设备，包括为经受随机光照图案的对象的图像获取确定最优参数。

背景技术

先进的机器视觉系统及其底层软件的使用越来越多地应用于各种制造和质量控制过程，包括医疗应用。机器视觉能够在批量生产和定制产品的生产中获得更快、更准确和可重复的效果。常见的机器视觉系统包括指向感兴趣区域的一个或多个摄像机、在感兴趣区域上适当照明的照明源、捕获和发送图像的帧捕获器/图像处理元件、用于运行机器视觉软件应用的计算机或机载处理装置、以及用于操作所捕获的图像的用户界面。

3D视觉系统的一种形式是以立体摄像机为基础的，它使用至少两台并排排列的摄像机，两台摄像机之间具有一至几英寸的基线。基于立体视觉的系统通常是基于对极几何和图像校正。它们可以使用基于相关性的方法或结合松弛技术的方法来从两个或多个摄像机中找到校正图像中的对应关系。然而，常规的立体视觉系统在创建对象和/或场景的精确3D数据重建方面受到限制。

发明内容

根据所公开的主题，提供了用于优化用于获取图像的机器视觉系统参数(例如，包括摄像机和/或投影仪/照明器的参数)以便进行3D处理的设备、系统和方法。该系统可被配置为优化各种参数以确定用于获取完整图像序列的最小帧时间，同时满足各种约束。在一些实施例中，这些约束被设计成使参数以一种方式被配置，使得系统获得具有足够信息的图像以进行3D重建并符合系统的机械限制，和/或满足照明功率限制(例如，避免过热、对系统的损坏、对操作者的伤害等)。

一些方面涉及用于确定图像获取的参数的系统。该系统包括一个或多个图像传感器，其中每个图像传感器被布置成捕获场景的图像集，每个图像传感器包括可调整的成像参数集。该系统包括投影仪，该投影仪被配置成在场景上投影移动图案，其中该投影仪包括可调整的投影仪参数集。该系统包括与一个或多个图像传感器和投影仪通信的处理器，其中该处理器被配置为基于一个或多个约束的集合来确定可调整的投影仪参数集和可调整的成像参数集，以降低基于所述图像集生成的3D数据中的噪声。

在一些示例中，可调整的成像参数集包括帧时间，该帧时间指示在图像集中每个图像的持续时间，可调整的投影仪参数集包括图案在场景上移动的速度，确定可调整的投影仪参数集和可调整的成像参数集包括确定最小化帧时间的运动速度。处理器可进一步配置为基于读出一个或多个图像传感器的视场所需的最小时间来调整帧时间。处理器还可以被配置为基于最小帧间距离和最大马达速度的组合来调整帧时间。处理器还可以被配置为基于投影仪的照明器处于最大曝光的曝光时间来调整帧时间。处理器还可以被配置为基于一个或多个图像传感器的曝光时间和照明参数集来调整帧时间。照明参数集可以包括曝光期间的一个或多个照明器功率、照明器的最大平均功率、最大照明器功率、当峰值照明器功率设置为全功率时照明器的最大平均功率，或其中的某些组合。

在一些示例中，确定可调整的投影仪参数集和可调整的成像参数集可以包括为可调整的投影仪参数集和可调整的成像参数集确定初始操作参数集，确定初始参数集中违反了一个或多个约束中的热约束的一个或多个参数，以及调整一个或多个参数以符合所述热约束。调整所述一个或多个参数以符合所述热约束可包括确定用户操作偏好，以及基于所述用户操作偏好调整所述一个或多个参数以符合所述热约束。用户操作偏好可以包括低延迟设置，并且调整一个或多个参数包括在连续图像序列之间添加延迟。用户操作偏好可以包括无闪光设置，并且调整一个或多个参数包括增加一个或多个图像传感器的帧时间、降低投影仪的速度以降低图案在场景上移动的速度，或其中的某些组合。