[发明专利]自适应相机控制和动态聚焦校准

说明书

本发明涉及自适应相机控制和动态聚焦校准。用于创建对象的3D重建的相机视觉系统可以包括相机，与相机具有固定的空间关系的距离传感器，以及系统控制器。系统控制器从距离传感器接收指示传感器到对象的距离的距离传感器信号，基于传感器到对象的距离确定相机到对象的距离以及相应的相机聚焦状态，并发送相机聚焦状态控制信号使相机调整到相机聚焦状态。系统控制器检索针对相机聚焦状态的相机固有参数值，发送图像捕获控制信号以使相机捕获对象的对象图像，从相机接收捕获的对象图像的对象图像数据，并且将对象图像数据和相机固有参数值存储在图像数据库中，以用于3D重建。

技术领域

本公开总体上涉及相机视觉系统，并且更具体地涉及基于从相机到对象的感测距离的动态相机聚焦和固有相机校准参数的检索。

背景技术

诸如立体视觉系统和结构化光之类的相机视觉系统被用于各个行业，以出于各种目的重建对象的三维(3D)扫描。对于高分辨率3D重建，必须针对相机的给定聚焦状态以像素级精度知道固有的相机校准参数(包括焦距和畸变系数)，以便生成对象的准确且详细的重建图像。在从相机到对象的距离变化的情况下，通常需要更改相机的聚焦状态(手动更改聚焦或动态聚焦)以拍摄高质量的高分辨率图像。用于将对象的捕获图像重建为3D图像的固有参数取决于相机的聚焦状态，因此，当聚焦状态改变时，需要选择正确的固有参数。

发明内容

本公开的一个方面是一种用于创建对象的3D重建的相机视觉系统。相机视觉系统可包括具有相机控制器的相机；与相机具有固定空间关系的距离传感器；以及能够操作地连接至相机控制器和距离传感器的系统控制器。系统控制器可以被编程为从距离传感器接收距离传感器信号，其中，该距离传感器信号指示从距离传感器到对象的传感器到对象的距离，根据传感器到对象的距离确定从相机到对象的相机到对象的距离，以及相机到对象的距离的相应相机聚焦状态，并向相机控制器发送相机聚焦状态控制信号，以使相机控制器将相机调整为相机聚焦状态。系统控制器还可以被编程为检索与相机聚焦状态相对应的相机的相机固有参数值，将图像捕获控制信号传输到相机控制器，以使相机捕获对象的对象图像，从相机控制器接收与由相机捕获的对象图像相对应的对象图像数据，并将对象图像数据和相机固有参数值存储在图像数据库中。

在本公开的另一方面，一种动态聚焦相机并捕获图像并生成对象的3D重建的方法。该方法可以包括确定从相机到对象的第一相机到对象的距离，使相机的相机控制器将相机的相机聚焦状态调整为与第一相机到对象的距离相对应的第一相机聚焦状态，检索对应于第一相机聚焦状态的相机的第一相机固有参数值，命令相机控制器使相机捕捉对象的第一图像，并存储第一图像的第一图像数据和第一相机固有参数值。

在本公开的另一方面，一种用于在相机视觉系统中执行固有校准的方法。该方法可以包括：将相机视觉系统的相机调整为相机聚焦状态，捕获目标对象的图像，根据所捕获的目标对象图像的目标图像数据，确定处于相机聚焦状态的相机的固有参数值，以及将相机聚焦状态和相机聚焦状态下的相机固有参数值存储在固有参数数据库中。

其他方面由本专利的权利要求书限定。

附图说明

图1是根据本公开的相机视觉系统的组件的示意图；

图2是其中相机和距离传感器相对于对象移动到第二位置的图1的相机视觉系统的示意图；

图3是具有第二相机的图1的相机视觉系统的示意图；以及

图4是在图1的相机视觉系统中可以实现根据本公开的图像捕获和3D重建的控制组件的框图；

图5是根据本公开的示例性相机视觉系统固有校准例程的流程图；以及

图6是根据本公开的示例性图像捕获和3D重建例程的流程图。

具体实施方式