[发明专利]一种基于结构光4维成像方法及装置

摘要

本发明公开一种基于结构光4维成像方法，适用不同波段的结构光激光器，与摄像机成一定夹角。由激光器照射物体表面，经物体反射在摄像机投影平面上。通过摄像机搜索激光线位置，通过计算得到激光线中心线各点在图像坐标系的坐标及灰度信息；根据各点图像坐标系坐标得到摄像机坐标系坐标，随后结合各点灰度信息便可得出物体的4维信息。本发明的优点为：可适用于不同的反射表面的物体，实现物体的4维成像。 1

主权项

1.一种基于结构光4维成像方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：通过线性激光器向成像物体表面投影结构光；步骤2：调节摄像机的镜头与线性激光器的投影光轴间的夹角，使摄像机可获取结构光与成像物体相交的激光线；步骤3：建立公式确定线结构光平面上任意一点P在摄像机坐标系下的三维坐标；式中：ρ为比例系数，A为摄像机内参矩阵，P_c＝(x_c,y_c,z_c,1)^T，为点p在摄像机坐标系O_c(x_c，y_c、z_c)下的齐次坐标；为点p在图像坐标系O_u(x_u，y_u)下的齐次坐标；a，b，c，d分别表示结构光平面5的平面方程的四个系数；步骤4：调整线性激光器的亮度与摄像机的曝光时间，使摄像机能够提取激光线轮廓；步骤5：通过摄像机拍摄激光线，获取包含激光线的图像；步骤6：对步骤5获取的图像进行二值化，提取激光线轮廓；步骤7：定位激光线轮廓的中心线位置，并得到激光线的中心线上各点在图像坐标系上的坐标以及灰度信息；步骤8：将步骤7中激光线的中心线上各点在图像坐标系上的坐标带入步骤的公式中，计算得到激光线的中心线上各点在摄像机坐标系下的三维坐标(x′，y′，z′)；进而将灰度信息g与深度信息z′进行融合后，得到成像物体的4维坐标(x′，y′，z′，g)；通过摄像机对成像物体表面激光线进行连续拍摄，从而获取成像物体上不同位置的三维信息，然后通过拼接即可实现整个成像物体的三维轮廓成像；包括外壳、连接支架、摄像机与线性激光器；其中，连接支架用于实现摄像机与线性激光器间的连接；使摄像机的镜头轴线与线性激光器的投影光轴共面A；上述激光器与摄像机通过外壳进行封装；摄像机镜头轴线与线性激光器的投影光轴间夹角可调；所述的激光器采用808nm±20nm或650nm±20nm波段；所述摄像机采用ccd或cmos芯片，且与滤光片组合应用。