[发明专利]一种基于事件相机的结构光三维测量方法

说明书

本发明公开了一种基于事件相机的结构光三维测量方法，包含以下步骤：构建基于事件相机的结构光三维测量系统；标定结构光测量系统；投射结构光，采集获取事件流；利用事件流进行三维重建；提高扫描速度，相比传统方法，本方法可以数十倍的提升扫描的效率。有利于拓展点、线结构光使用场景。本方法降低对硬件的压力，有助于降低系统的成本。降低系统功耗，本方法在读取、传输、处理上，所需要的处理的信息更少，因而可以有效的降低功耗。

技术领域：

本发明涉及一种基于事件相机的结构光三维成像方法，主要使用结构光配合事件相机的事件信息进行高效的三维重建，属于光学三维测量领域。

背景技术：

传统的结构光按结构光的形态可以分为点结构光、线结构光和面结构光。经典的点结构光向物体表面投射单个光点，线结构光向物体表面投射单条线，然后从另外一个角度拍摄结构光信息，进而从图像中解析计算得到深度信息。点结构光和线结构光虽然效率远低于面结构光，但由于具有优异的鲁棒性，因而在工业生产中应用非常普遍。如何提高点、线结构光的效率是一个重要的技术更新方向。

在传统的点、线结构光中由于所使用的传统相机是固定帧率、全局曝光的，但实际上每次点和线结构光信息在传感器全局像素中所占的比例很小，大部分像素是无效的，但这些无效的像素仍然占用了带宽资源和处理器资源。这是导致这类结构光效率低的主要因素。

事件相机是受生物启发的传感器，工作原理与传统的相机有很大的差别。相比于以固定的帧率采集图像，这种相机通多测量每个像素的亮度变化来输出异步信号(包括事件，位置和亮度变化的符号)。事件相机与传统相机相比具有很多的优点:高的动态测量范围，高时间分辨率，低功耗，不受运动模糊的影响。在高速、高动态范围的场景下有着广阔的应用空间。

现有的基于事件相机和线扫描结构光的三维成像系统，采用可扫描的线激光和事件相机进行结合，进而完成三维成像。这种系统标定复杂，同时线扫描系统的很容易受到温度、气压等变化的影响，使得其扫描的重复性改变，进而导致标定参数失效。

本专利主要利用新型的事件相机来提高点、线结构光的三维测量效率。

发明内容：

本发明的目的是提高传统点、线结构光三维测量的效率，提出一种一种基于事件相机的结构光三维测量方法。

一种基于事件相机的结构光三维测量方法，包含以下步骤：

(一)构建基于事件相机的结构光三维测量系统；

(二)标定结构光测量系统；

(三)投射结构光，采集获取事件流；

(四)利用事件流进行三维重建。

所述步骤(一)中，

基于事件相机的结构光三维测量系统，如图1所示(点结构光系统类似)，包含一个结构光投射器和一个事件相机，以及其他辅助部件，辅助部件包含但不限于：控制器、计算机、电源、数据线。

所述结构光投射器，可以投射点结构光或者线结构光。所述投射器包含光源、以及用于对光形态进行调整的光学系统。所述结构光投射器可以使用激光器或者LED作为光源。

所述事件相机是可以每个像素独立工作，输出事件流的事件相机。所述事件相机还包含了用于成像的光学镜头。

所述结构光投射器和事件相机之间可以是交叉光轴放置；也可以是平行光轴放置。

在本发明的另一个实施方案中，三维测量系统可由多个和结构光投射器和多个事件相机进行组合构成。

所述步骤(二)中，包含以下步骤：

1)标定相机的内参。获得焦距、主点位置、像素大小等内参。