相对位姿关系的标定，不需要建立专口的控制场，在实现方法的简易性 上具有优势。
[0120] 另一方面，本发明的一个实施例还提供了一种结构光投影器与相机的相对位姿参 数的标定装置，如图9所示，其包括参数计算单元，用于计算独立参数口，CO，K，by，bz;
[0121] 基线分量获得单元，用于利用获得的参数仍《，K，by，bz来求得基线分量Tx。
[0122] 刚体变换模型确定单元，用于确定S维空间中的刚体变换模型(R，T)。
[0123] 进一步的，如图10所示，所述参数计算单元包括参数分离单元和捜索求解单元;所 述参数分离单元用于将线性和非线性参数分离，所述捜索求解单元用于基于powell捜索进 行求解。具体原理和步骤与上述相对位姿参数的标定方法的实施例中描述的相同，在此不 再寶述。
[0124] 进一步的，如图10所示，所述基线分量获得单元，包括全尺尺寸确定单元，其用于 确定标准尺的全尺尺寸；模型尺寸计算单元，其用于利用获得的参数供《，K，by，bz来计算 标准尺的模型尺寸；比例系数计算单元，其用于计算模型与欧式空间的比例系数W及用于 求得基线分量Tx。
[0125] 具体原理和步骤与上述相对位姿参数的标定方法的实施例中描述的相同，在此不 再寶述。
[0126] 进一步的，如图11所示，本发明的实施例还提供了一种用于确定=维形状的装置， 其包括上述任一实施例所述的相对位姿参数的标定装置，还包括用于根据所述刚体变换模 型（R，T)来进行=维成像计算的=维成像单元。因此，该装置能够用来确定物体的=维形 状。
[0127] 本发明的实施例提供的相对位姿参数的标定方法、装置和用于确定=维形状的装 置，只使用少量空间点完成投影器与数字相机相对位姿标定的方法，相对于传统方法具有 明显优势，例如:标定计算仅需要一维距离控制信息，而不需要任何二维或者=维的坐标控 制信息；标定仅需要拍摄少量的图像;可通过相对标准化的算法获得稳定的计算结果，等 等。本发明的实施例只利用一维控制信息即可实现投影器与数字相机之间相对位姿关系的 标定，不需要建立专口的控制场，在实现方法的简易性上具有优势。
[0128] 本领域普通技术人员可W理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0129] 本领域普通技术人员可W理解:实施例中的装置中的单元模块可W按照实施例描 述分布于实施例的装置中，也可W进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置 中。上述实施例的模块可W合并为一个模块，也可W进一步拆分成多个子模块。
[0130] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0131] 本领域普通技术人员可W理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可W通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可W存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:R〇M、RAM、磁碟或者光 盘等各种可W存储程序代码的介质。
[0132] 最后应说明的是：W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可 W对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而 运些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。
【主权项】
1. 一种结构光投影器与相机的相对位姿参数的标定方法，其特征在于，包括： 计算独立参数於ω，κ，by，bz; 利用一维控制信息以及获得的参数外ω，κ，by，bz来求得基线分量Tx; 确定三维空间中的刚体变换模型(R，T)。2. 根据权利要求1所述的相对位姿参数的标定方法，其特征在于， 所述计算独立参数炉，ω，κ，by，bz，具体包括： 将线性和非线性参数分离，基于powell搜索进行求解，得到独立参数外co，K，by，bz。3. 根据权利要求2所述的相对位姿参数的标定方法，其特征在于， 所述将线性和非线性参数分离，基于Powell搜索进行求解，得到独立参数炉，ω，K，by， bz，具体包括： 51501、 任意设定待求角元素初值ω⑶; 51502、 进入Powell搜索，然后按照搜索规则寻找目标函数极小值，并在第k次搜索中， 将沪(幻.，ω (k)，ic(k)代入（5)式by(xsV3-f svi)_bz(xsV2-ysvi) = (ysV3_fsV2)构成超定线性方程 组，利用线性最小二乘方法计算by (k)，bz(k); S 1 5 0 3、将ω ( k \ κ ( k \ b y( k >，b z( k >代入最小二乘的目标函数计算当前的目标函数值； S1504、重复上述步骤S1502和S1503,直至在搜索过程中扒，ω，κ的变化量小于某个提 前预设的极小值。4. 根据权利要求1所述的相对位姿参数的标定方法，其特征在于， 所述利用获得的参数％ ω，κ，by，bz来求得基线分量Tx，具体包括： 提供一个标准尺； 确定标准尺的全尺尺寸； 利用获得的参数奶ω，K，by，bz来计算标准尺的模型尺寸； 计算模型与欧式空间的比例系数； 求得基线分量Tx。5. 根据权利要求4所述的相对位姿参数的标定方法，其特征在于， 所述标准尺包括带有刻度且具有足够高精度的标准尺； 所述确定标准尺的全尺尺寸，具体包括： 利用数字相机及其一维的直接线性变换模型，确定标准尺的全尺尺寸； 所述利用获得的参数涔ω，κ，by，bz来计算标准尺的模型尺寸，具体包括： 利用数字相机和投影器以及获得的参数扒ω，K，by，bz来计算标准尺的模型尺寸； 所述计算模型与欧式空间的比例系数，具体包括： 根据物理距离和模型距离之比，计算模型与欧式空间的比例系数。6. 根据权利要求5所述的相对位姿参数的标定方法，其特征在于， 所述利用数字相机和投影器以及获得的参数外ω，K，by，bz来计算标准尺的模型尺寸， 具体包括： 52301、 将标准尺置于数字相机和投影器的公共视场中，并使标准尺的长边方向与结构 光系统的基线方向近似垂直； 52302、 利用计算机生成一幅只包含一条直线的结构光投影图像，并通过投影器投射至 场景空间中，并使该直线能够与标准尺的两个短边相交； 52303、 利用数字相机拍摄场景图像，并在摄影图像中确定与标准尺相交的两个坐标 〇《，X)和《,%); 52304、 根据核线约束原理，确定(xi,yi)和(X2,y2)两个点在投影图像中对应的图像点坐 标(Of)和?,片）； 52305、 利用上述获得的参数趴《，!〇，1，1^，1^以及投影器和相机的内定向模型参数，根 据前方交会公式，计算两个特征点的坐标(Xi，yI，Zi)和(X2，y2，Z2); 52306、 计算模型尺寸：52307、 以每隔0.5度的偏移量逐步改变结构光投影图像中直线的方向，来重复第S2302 步到第S2307步，直至找到一个数值最小的L '的值。7. -种相对位姿参数的标定装置，其特征在于，包括： 参数计算单元，用于计算独立参数P，. ω，κ，by，bz; 基线分量获得单元，用于利用获得的参数外ω，K，by，bz来求得基线分量Tx; 刚体变换模型确定单元，用于确定三维空间中的刚体变换模型(R，T)。8. 根据权利要求7所述的相对位姿参数的标定装置，其特征在于， 所述参数计算单元包括参数分离单元和搜索求解单元； 所述参数分离单元用于将线性和非线性参数分离，所述搜索求解单元用于基于Powell 搜索进行求解。9. 根据权利要求7所述的相对位姿参数的标定装置，其特征在于， 所述基线分量获得单元，包括： 全尺尺寸确定单元，其用于确定标准尺的全尺尺寸； 模型尺寸计算单元，其用于利用获得的参数扒co，K，by，bz来计算标准尺的模型尺寸； 比例系数计算单元，其用于计算模型与欧式空间的比例系数以及用于求得基线分量Tx。10. -种确定三维形状的装置，其特征在于，包括如权利要求7-9任一所述的相对位姿 参数的标定装置，还包括用于根据所述刚体变换模型(R，T)来进行三维成像计算的三维成 像单元。
【专利摘要】本发明公开了一种结构光投影器与相机的相对位姿参数的标定方法、装置和确定三维形状的装置。所述相对位姿参数的标定方法包括：计算独立参数ω,κ,by,bz；利用一维控制信息以及获得的参数ω,κ,by,bz来求得基线分量Tx；确定三维空间中的刚体变换模型(R,T)。本发明实施例提出了一种利用一维控制信息实现投影器与数字相机之间相对位姿关系的标定方法。该方法不需要建立专门的控制场，在实现方法的简易性上具有优势。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105528788
【申请号】CN201510894138
【发明人】回丙伟, 滕书华, 李洪
【申请人】湖南拓视觉信息技术有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月8日