[发明专利]一种大视场深度相机及三维信息探测方法

说明书

本发明公开了一种大视场深度相机及三维信息探测方法，涉及机器视觉技术领域。大视场深度相机包括并列设置的第一子深度相机和第二子深度相机，第一子深度相机包括第一摄像头和第一投影仪，第二子深度相机包括第二摄像头和第二投影仪，第一投影仪的投影范围与第二投影仪的投影范围部分重合，第一摄像头的拍摄范围与第二摄像头的拍摄范围部分重合，且第一摄像头的拍摄范围和第二摄像头的拍摄范围均完全覆盖第一投影仪和第二投影仪的总投影范围。上述大视场深度相机的总探测视场可调且能够实现最大化，结构紧凑、稳定，测量精度高。应用于上述大视场深度相机的三维信息探测方法可以获得较大的探测视场，且测量的待测物三维信息的精度较高。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种大视场深度相机及三维信息探测方法。

背景技术

目前，三维深度相机的测量技术方案主要分为飞行时间方案、散斑结构光方案和条纹结构光方案。前两种技术方案测量速度快，但是精度较差，而条纹结构光方案不仅测量精度高，且得到的深度图像还具有较高的分辨率。

现有技术中，基于条纹结构光方案实施方法只有在投影仪和摄像头的重叠视场区域，才可以进行三维点云的计算获取。因此，这种三维深度相机的探测视场受限于摄像头、投影仪的视场，其探测范围有限。对于大型待测目标，需要大视场的三维深度相机，仅用单一深度相机无法实现这种探测需求。利用多个深度相机进行视场拼接可以获得大视场探测能力，然而这需要预先标定它们之间的位姿关系，当外界环境轻微变化后，预先标定的结果就不再准确，进而严重影响了三维点云的获取精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大视场深度相机及三维信息探测方法，能够稳定、准确地进行大视场三维探测。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种大视场深度相机，包括并列设置的第一子深度相机和第二子深度相机，第一子深度相机包括第一摄像头和第一投影仪，第二子深度相机包括第二摄像头和第二投影仪，第一投影仪的投影范围与第二投影仪的投影范围部分重合，第一摄像头的拍摄范围与第二摄像头的拍摄范围部分重合，且第一摄像头的拍摄范围和第二摄像头的拍摄范围均完全覆盖第一投影仪和第二投影仪的总投影范围。

在本发明可选的实施例中，上述第一摄像头、第一投影仪、第二投影仪和第二摄像头依次设置，第一投影仪朝向第一摄像头偏转，第二投影仪朝向第二摄像头偏转，第一摄像头朝向第一投影仪偏转，第二摄像头朝向第二投影仪偏转。

在本发明可选的实施例中，上述大视场深度相机还包括相机壳体，第一子深度相机和第二子深度相机固定设置在相机壳体内。

本发明实施例的另一方面，提供一种三维信息探测方法，应用于上述大视场深度相机，方法包括：分别获取第一子深度相机和第二子深度相机的内参数据和外参数据，外参数据包括第一子深度相机和第二子深度相机的相对位置关系、第一摄像头和第一投影仪的相对位置关系以及第二摄像头和第二投影仪的相对位置关系；分别获取第一摄像头拍摄的第一照片序列和第二摄像头拍摄的第二照片序列；根据第一照片序列，利用第一结构光条纹图片序列得到第一投影仪以及第一摄像头之间的像素坐标对应关系，得到待测物的第一三维形貌信息；根据第二照片序列，利用第二结构光条纹图片序列得到第二投影仪以及第二摄像头之间的像素坐标对应关系，得到待测物的第二三维形貌信息；根据第一子深度相机和第二子深度相机的外参数据对第一三维形貌信息或第二三维形貌信息进行转换以得到待测物的三维形貌信息。

在本发明可选的实施例中，上述分别获取第一摄像头拍摄的第一照片序列和第二摄像头拍摄的第二照片序列包括：第一照片序列包括接收第一结构光条纹图片序列的待测物的图像信息；第二照片序列包括接收第二结构光条纹图片序列的待测物的图像信息。