[发明专利]一种条纹三维成像标定方法及其系统

说明书

本发明公开了一种条纹三维成像标定方法及其系统，包括：计算摄像单元的内参；采集成像单元投射于景深区间内的多个条纹图像数据；计算各个所述条纹图像数据对应的相位值，并基于各个所述条纹图像对应的高度值生成高度‑相位映射关系函数；基于所述摄像单元的所述内参、所述高度‑相位映射关系函数生成用于表征条纹信息与空间信息之间映射关系的坐标转换矩阵。本发明通过摄像单元、高精度电位移平台单元与数据处理单元相配合，自动采集条纹图像数据及其对应的高度信息并生成用于表征条纹信息与空间信息之间映射关系的坐标转换矩阵，实现自动化条纹三维成像标定的同时未引入标定误差，有效地提升了标定结果的准确性。

技术领域

本发明涉及图像检测技术领域，具体涉及一种条纹三维成像标定方法及其系统。

背景技术

传统的三维成像技术中，基于条纹结构光的三维成像方法是主流三维成像方法之一。条纹三维成像框架主要包括系统标定、相位编码、相位计算几个部分。其核心原理为：通过向目标物体投射单频(或一系列多频)条纹图像，待测物体表面的高度变化会导致条纹呈现不同程度的变形、弯曲或截断等。通过采集这些调制条纹图像，并通过一系列解相位算法结合标定参数即可计算出待测物体表面的三维轮廓。

但是传统的三维成像标定方法中对于投影仪的标定操作复杂，可能引入标定误差，且投影仪标定误差难以控制。因此，传统的三维成像标定方法存在标定结果准确性低、三维成像效果差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种条纹三维成像标定方法及其系统，通过改进条纹图像的采集方法及图像处理方法，解决了传统的三维成像标定方法存在标定结果准确性低、三维成像效果差的问题。

为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种条纹三维成像标定方法，包括：S1：计算摄像单元的内参；S2：采集成像单元投射于景深区间内的多个条纹图像数据；S3：计算各个所述条纹图像数据对应的相位值，并基于各个所述条纹图像对应的高度值生成高度-相位映射关系函数；S4：基于所述摄像单元的所述内参、所述高度-相位映射关系函数生成用于表征条纹信息与空间信息之间映射关系的坐标转换矩阵。

可选地，所述S2包括：采用平行移动平面板的采集方式，在所述平面板移动至所述成像单元的前景深处时，采集第一条纹图像数据及其对应的高度值；随着所述平面板朝远离所述成像单元的方向移动，继续采集中间条纹图像数据及其对应的高度值；在所述平面板移动至所述成像单元的后景深处时，采集最终条纹数据及其对应的高度值。

可选地，所述S3包括：基于各个所述条纹图像数据计算所述条纹图像数据的相位值；提取各个所述条纹图像采集时的高度值，基于所述高度值与所述相位值生成高度-相位映射关系函数。

可选地，所述S1包括：基于摄像单元采集多个棋盘格图像，基于多个所述棋盘格图像计算所述摄像单元的所述内参。

相应地，本发明提供，一种条纹三维成像标定系统，包括：成像单元，用于在平面板上投射多个条纹图像；摄像单元，用于采集多个条纹图像数据；数据处理单元，用于计算摄像单元的内参、各个所述条纹图像数据对应的相位值，基于各个所述条纹图像对应的高度值生成高度-相位映射关系函数，并基于所述摄像单元的所述内参、所述高度-相位映射关系函数生成用于表征条纹信息与空间信息之间映射关系的坐标转换矩阵。

可选地，所述条纹三维成像标定系统还包括高精度电位移平台单元，用于控制所述平面板移动并生成对应的所述高度值，其中，在所述摄像单元采集所述条纹图像数据并反馈拍摄完成信号至所述数据处理单元的情况下，所述数据处理单元生成用于控制所述高精度电位移平台单元将所述平面板移动预设距离的控制信号，在所述高精度电位移平台单元将所述平面板移动预设距离的情况下，所述高精度电位移平台生成该位置下的所述高度值并传输至所述数据处理单元，同时所述高精度电位移平台反馈用于表征所述平面板到位的调制信号至所述摄像单元，所述摄像单元采集所述高度值对应的所述条纹图像数据并传输至所述数据处理单元。