[发明专利]基于平面镜和标定板的远焦结构光测量系统的标定方法

摘要

本发明提供了一种基于平面镜和标定板的远焦结构光测量系统的标定方法，在根据本发明的基于平面镜和标定板的远焦结构光测量系统的标定方法中，只需在靠近相机的一侧设置一平面镜，在比相机视角区域与投影仪视角区域重叠形成的远焦重叠区域靠近的由虚拟相机视角区域与投影仪视角区域重叠形成的第一区域和由相机视角区域与虚拟相机视角区域重叠形成的第二区域中设置普通尺寸或小尺寸的标定板，并利用OpenCV或Matlab相机标定工具箱就可实现远焦结构光测量系统的标定，得到投影仪的内参、相机的内参和投影仪坐标系对相机坐标系的外参矩阵，在保证标定精度的前提下有效节省为远焦结构光测量系统特别定制尺寸足够大的标定板的成本。

主权项

1.一种基于平面镜和标定板的远焦结构光测量系统的标定方法，包括步骤：S1：固定远焦结构光测量系统的远焦的投影仪(1)和远焦的相机(2)的位置，在靠近相机(2)的一侧设置一平面镜(3)，平面镜(3)倾斜设置，以使相机(2)在平面镜(3)中能形成像且将形成的像定义为虚拟相机(4)，虚拟相机(4)的视角区域与投影仪(1)的视角区域能够重叠形成第一区域(A1)，相机(2)的视角区域与虚拟相机(4)的视角区域能够重叠形成第二区域(A2)，相机(2)的视角区域与投影仪(1)的视角区域能够重叠形成远焦重叠区域(A3)，平面镜(3)、第一区域(A1)以及第二区域(A2)均比远焦重叠区域(A3)靠近相机(2)；S2：在第一区域(A1)中设置一标定板(5)，使相机(2)能拍摄到标定板(5)在平面镜(3)中的像，标定板(5)上设有多个标志点(51)，改变标定板(5)的位姿共记录M组标定板(5)的不同位姿pos_i，i＝1,2,3,...,M；对各位姿pos_i的标定板(5)，用投影仪(1)将模板图片组投影在标定板(5)上，用相机(2)拍摄标定板(5)在平面镜(3)中的像，共获得M组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在世界坐标系下的坐标并计算得到M组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在虚拟相机(4)的图像坐标系下的亚像素级的坐标U_0i＝[u_0i,v_0i]^T和M组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在投影仪(1)的图像坐标系下的亚像素级的坐标U'_0i＝[u'_0i,v'_0i]^T，利用OpenCV或者Matlab相机标定工具箱计算得投影仪(1)的内参和投影仪坐标系对虚拟相机坐标系的外参矩阵其中i＝1,2,3,...,M；S3：将标定板(5)设置在第二区域(A2)，使相机(2)能拍摄到标定板(5)和标定板(5)在平面镜(3)中的像，改变标定板(5)的位姿共记录M'次标定板(5)的不同位姿pos'_j，j＝2,3,...,M'，分别对不同位姿pos'_j的标定板(5)，用相机(2)拍摄标定板(5)和标定板(5)在平面镜(3)中的像，共获得M'组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在世界坐标系下的坐标并计算得到M'组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在相机(2)的图像坐标系下的亚像素级的坐标和M'组标定板(5)上的多个标志点(51)的标志点中心在虚拟相机(4)的图像坐标系下的亚像素级的坐标，利用OpenCV或者Matlab相机标定工具箱计算得相机(2)的内参和虚拟相机坐标系对相机坐标系的外参矩阵S4：根据步骤S2中得到的投影仪坐标系对虚拟相机坐标系的外参矩阵和步骤S3中得到的虚拟相机坐标系对相机坐标系的外参矩阵得到投影仪坐标系对相机坐标系的外参矩阵