方向搜索每一行灰 度最大的像素点所获得的像素点集合称为该激光所投影线条的脊线；统计该激光投影图案 中的每一条脊线灰度值，将统计结果与设定的合理曝光灰度区间进行比较，如果属于该合 理曝光灰度区间，将Ts作为激光投影器的曝光时间，否则，调节Ts。
[0033] 再进一步，所述合理曝光区间包括下限经验阀值Gthl和上限经验阀值 Gth2,统计出该区域激光线的脊线中所有像素Pi的灰度Gi低于Gthl的像素点的 个数Nl、高于Gth2的像素点的个数N2和处于Gth 1和Gth2之间的像素点个数N3 :
Nl和N2的值的大小来反馈控制激光投影器的曝光时间Ts是增大还是减小：如果N1>N2,则 调大Ts，反之则调小Ts，返回步骤1)。
[0034] 或者是：所述步骤3)中，从识别出的激光线的连通区域中获得激光投影线第i行 的法向有效线宽的像素和亚像素的总个数Wi，K i < n，n为总行数，并求出整幅图像上的
[0035] 所述激光合理曝光区间包括线宽上下阀值Wthl和Wth2,如果的/;2 <示 < 沙?/?丨，则 完成激光曝光值的设定；如果示< 则调大Ts，如果|?祖 < 示则调小Ts，返回步骤1)。
[0036] 再或者是：所述步骤3)中，从识别出的激光线的连通区域中统计其所有像素的平
[0037] 所述激光合理曝光区间包括平均灰度上下阀值EGthl和EGth2,如果 五G決2 < ^ < EG淑,，则完成激光曝光值的设定；如果而< AG执2则调大Ts，如果 五CMl〈而则调小Ts，返回步骤1)。
[0038] 进一步，所述步骤2)中，在摄像头采集的图像中用边缘提取方法得到灰度值高于 设定阀值的连通区域，并根据其形状特征进行模式识别，筛选得到真实的激光线投影。
[0039] 所述激光投影器的投影频率与摄像头的曝光频率同步，即激光投影器在摄像头的 快门开启时间段内处于工作状态，而在摄像头的快门闭合的时间段内激光图案投影器处于 关闭状态。
[0040] 再进一步，所述摄像头的同步曝光时间的长度大于等于所述的激光器投影器的开 启时间。
[0041] 以两个摄像头及三个激光投影器组成的手持激光三维扫描仪为例，如图4所示， Tal~Ta3为两个摄像头同步触发连续的三个快门曝光周期的曝光时间，每个周期的曝光 时间相等，即Tal = Ta2 = Ta3 ;Tbl~Tb3分别为1#、2#和3#激光投影器的开启的时间， 其触发周期是摄像头曝光触发周期的3倍。由于激光投影器和补光光源均需要在摄像头快 门开启之后触发开启而在摄像头快门关闭之前停止才有意义，否则将不会对摄像头所采集 的图像任何产生影响，因此Ta多Tb。摄像头在激光投影器停止触发后继续开启快门曝光并 不会改变摄像头采集的目标物体表面的激光投影图案和标记点的成像，而且还会增加环境 光对图像的干扰，因此摄像头曝光时间可设置为激光投影器启动时间，即Ta = Tb。
[0042] 本实施例根据摄像头快门开启期间调节激光投影器启动时间以获得最佳激光曝 光图像。
[0043] 以两个摄像头及三个激光投影器组成的手持激光三维扫描仪为例，如图3所示。 逻辑主控芯片MCU通过信号隔离电路与同时与两路摄像头的曝光触发接口连接，控制两路 摄像头进行同步曝光；通过三个MOS管分别控制三个激光投影器以设定的频率和开启时间 进行激光图案投影。
【主权项】
1. 一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法，其特征在于：所述控制 方法包括如下步骤： 1) 设定一个摄像头采样周期内的激光投影器的曝光时间Ts作为反馈控制的初始值， 并采集摄像头的图像数据； 2) 在摄像头采集的图像中筛选得到真实的激光线投影； 3) 在获得激光线投影的连通区域后，统计连通区域内的像素点，将统计结果与设定的 激光合理曝光区间进行比较，如果属于该合理曝光灰度区间，将Ts作为激光投影器的曝光 时间，否则，调节Ts。2. 如权利要求1所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法，其 特征在于：所述步骤3)中，沿识别出的激光线所有位置的法向量方向搜索每一行灰度最大 的像素点所获得的像素点集合称为该激光所投影线条的脊线；统计该激光投影图案中的每 一条脊线灰度值，将统计结果与设定的合理曝光灰度区间进行比较，如果属于该合理曝光 灰度区间，将Ts作为激光投影器的曝光时间，否则，调节Ts。3. 如权利要求2所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法， 其特征在于：所述合理曝光区间包括下限经验阀值Gthl和上限经验阀值Gth2,统计出该 区域激光线的脊线中所有像素 Pi的灰度Gi低于Gthl的像素点的个数N1、高于Gth2的像素点的个数N2和处于Gth 1和Gth2之间的像素点个数N3 :最后判断灰度值处于Gthl和Gth2之 间的正常曝光像素点所占的比例是否大于等于经验阀值Nth :如果 是则完成激光曝光值的设定；如果则根据Nl和N2的值的大小来反馈 控制激光投影器的曝光时间Ts是增大还是减小：如果N1>N2,则调大Ts，反之则调小Ts，返 回步骤1)。4. 如权利要求1所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法，其 特征在于：所述步骤3)中，从识别出的激光线的连通区域中获得激光投影线第i行的法向 有效线宽的像素和亚像素的总个数Wi，l < i <n，n为总行数，并求出整幅图像上的激光投 影线的平均有效线宽5. 如权利要求4所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法，其 特征在于：所述激光合理曝光区间包括线宽上下阀值Wthl和Wth2,如果阶/ 72 <尿 < 沙洲， 则完成激光曝光值的设定；如果，<，·2则调大Ts，如果#访1 则调小Ts，返回步骤 1)〇6. 如权利要求1所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法， 其特征在于：所述步骤3)中，从识别出的激光线的连通区域中统计其所有像素的平均灰度7. 如权利要求6所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方 法，其特征在于：所述激光合理曝光区间包括平均灰度上下阀值EGthl和EGth2,如果 五<两 < 五(?功1，则完成激光曝光值的设定；如果而< 则调大Ts，如果 五GiAl〈互石则调小Ts，返回步骤1)。8. 如权利要求1~7之一所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制 方法，其特征在于：所述步骤2)中，在摄像头采集的图像中用边缘提取方法得到灰度值高 于设定阀值的连通区域，并根据其形状特征进行模式识别，筛选得到真实的激光线投影。9. 如权利要求1~7之一所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制 方法，所述激光投影器的投影频率与摄像头的曝光频率同步，即激光投影器在摄像头的快 门开启时间段内处于工作状态，而在摄像头的快门闭合的时间段内激光图案投影器处于关 闭状态。10. 如权利要求1~7之一所述的一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控 制方法，其特征在于：所述摄像头的同步曝光时间的长度大于等于所述的激光器投影器的 开启时间。
【专利摘要】一种手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法，包括如下步骤：1)设定一个摄像头采样周期内的激光投影器的曝光时间Ts作为反馈控制的初始值，并采集摄像头的图像数据；2)在摄像头采集的图像中筛选得到真实的激光线投影；3)在获得激光线投影的连通区域后，统计连通区域内的像素点，将统计结果与设定的激光合理曝光区间进行比较，如果属于该合理曝光灰度区间，将Ts作为激光投影器的曝光时间，否则，调节Ts。本发明提供一种扫描效果良好、扫描精度较高的手持激光三维扫描仪的激光投影器曝光时间控制方法。
【IPC分类】G03F7/20
【公开号】CN105068384
【申请号】CN201510490395
【发明人】陈尚俭, 郑俊
【申请人】杭州思看科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月12日