[发明专利]一种单目散斑投射器位置的标定系统及方法

权利要求书

1.一种单目散斑投射器位置的标定方法，其特征是，包括：

S101，在一个第一设定位置设置所述单目散斑投射器和一个图像采集装置；所述单目散斑投射器具有一个投射方向；所述单目散斑投射器在所述投射方向上能够形成一个投射区域；

所述图像采集装置具有一个图像采集方向；所述图像采集装置在所述图像采集方向上具有一个图像采集区域；

所述投射方向与所述图像采集方向同向，以使所述投射区域能够位于所述图像采集区域内；

S102，在所述图像采集方向的第一位置上设置一个标定板；所述标定板具有一个板面；所述板面朝向所述单目散斑投射器和所述图像采集装置设置且与所述投射方向形成一个第一夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第一采集面；所述投射区域能够在所述第一采集面内形成一个第一散斑投射面；

S103，所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第一采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第一散斑投射面图像；

S104，根据所述第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程；根据所述第一平面方程及所述第一散斑投射面图像，获取所述第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值；

S105，将所述标定板从所述第一位置移动到一个第二位置；所述板面与所述投射方向形成一个第二夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第二采集面；所述投射区域能够在所述第二采集面内形成一个第二散斑投射面；

S106，所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第二采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第二散斑投射面图像；

S107，根据所述第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程；根据所述第二平面方程及所述第二散斑投射面图像，获取所述第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值；

S108，根据所述第一组点的3D坐标值及所述第二组点的3D坐标值获取所述第一组点及所述第二组点之间的多条直线；

S109，获取所述多条直线交汇点的三维坐标；

S110，根据所述交汇点的三维坐标标定所述单目散斑投射器位置；

所述第二采集面图像中的多个点为第二图像点，所述第二组点包括若干个第二3D空间点；

所述第二采集面图像中第i个第二图像点的图像坐标为(x'_i,y'_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x'_i,y'_i)转化为归一化图像坐标(x'_ni,y'_ni)，将(x'_ni,y'_ni)对第二3D空间点的约束方程和第二平面方程联立，得到第二方程组：其中，A'、B'、C'和D'为第二平面方程的4个系数；

求解所述第二方程组，可得到第i个第二图像点对应的第i个第二3D空间点的坐标(X'_i,Y'_i,Z'_i)^T；；

所述第一采集面图像中的多个点为第一图像点，所述第一组点包括若干个第一3D空间点；

所述第一采集面图像中第i个第一图像点的图像坐标为(x_i,y_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x_i,y_i)转化为归一化图像坐标(x_ni,y_ni)；将(x_ni,y_ni)对第一3D空间点的约束方程和第一平面方程联立，得到第一方程组：

其中，A、B、C和D为第一平面方程的4个系数；

求解所述第一方程组，可得到第i个第一图像点对应的第i个第一3D空间点的坐标(X_i,Y_i,Z_i)^T；

第i条直线可表示为:

其中，p_i代表第i个第一3D空间点的坐标，v_i代表直线的方向向量；

通过牛顿迭代法优化目标函数

其中，e代表交汇点的坐标(Xe,Y_e,Z_e)^T，当的值最小时，得到e的解。