用于投影光栅建模的相机设置方法及装置与流程

本发明涉及一种用于投影光栅建模的相机设置方法及装置。

背景技术：

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

光栅投影进行三维重建是一种三维重建方式，将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面，由于参考平面选取的是水平平面，投影到上面的参考光栅不会发生变形；当光栅投影到被测物体表面时，光栅会产生不同程度的变形，是由于投影光栅受到了被测物体表面高度的调制。所放置的被测物体高度不同，光栅的相位变化程度也随之不同，二维平面变形条纹的相位变化中携带有物体表面的三维形貌信息。因此，通过求取相位的变化值，可以得到物体在相应点处的高度，从而得到三维物体的轮廓形状。

现有的光栅投影进行三维重建中存在投影仪及相机不同步且相机影像不方便处理的缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中存在投影仪及相机不同步且相机影像不方便处理的缺陷，提供一种能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够让相机适应投影仪的投影，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果的用于投影光栅建模的相机设置方法及装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于投影光栅建模的相机设置方法，其特点在于，所述相机设置方法包括：

调节投影仪及相机同步；

所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；

根据第一影像和第二影像的灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长；

根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

较佳地，所述预设帧数为一帧，所述根据第一影像和第二影像的灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长包括：

根据已知差值、第二影像的灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的灰度值与第二影像的灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

较佳地，所述调节投影仪及相机同步包括：

发出触发信号后投影仪投射预设灰度的灰度影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为全局快门相机；

根据拍摄影像中的灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值；

根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

较佳地，所述调节投影仪及相机同步包括：

发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像；

发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127或128；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值。

较佳地，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

根据所述误差值调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射目标影像时刻的时长；

发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射目标影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取建模影像。

较佳地，所述根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步包括：

发出触发信号后投影仪投射目标影像；

相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取建模影像；

根据所述误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

较佳地，所述调节投影仪及相机同步包括：

所述投影仪按预设规则投射若干帧灰度影像，所述预设规则为发出触发信号后投影仪投射一帧预设灰度的灰度影像；

相机在每次接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像；

对于每一帧的灰度影像，根据拍摄影像中的灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的单次误差值；

根据全部单次误差值获取平均误差值；

根据所述平均误差值调节投影仪及所述相机同步。

本发明还提供一种用于投影光栅建模的相机设置装置，其特点在于，所述相机设置装置用于投影光栅建模系统，所述投影光栅建模系统包括一相机以及一投影仪，所述相机设置装置用于实现如上所述的相机设置方法。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的用于投影光栅建模的相机设置方法能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够让相机适应投影仪的投影，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的相机设置方法的流程图。

图2为本发明实施例投影仪投影的信号示意图。

图3为本发明实施例2的相机设置方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种用于投影光栅建模的相机设置系统，所述投影光栅建模系统包括一相机、一相机设置装置以及一投影仪。

所述相机设置装置用于调节投影仪及相机同步；

所述相机用于分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；

所述相机设置装置用于根据第一影像和第二影像的灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长；

所述相机设置装置用于根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

本实施例能够准确的获取一帧或者目标帧数的投影时长，从而调整相机曝光时间，能够使相机与投影仪适应，获取更加准确、完整的影像。

投影一张白色图片(255)，根据投影时间，设置两种相机的曝光时间，一种略大于投影仪，一种略小于投影仪，分析这两种曝光时间下的抓拍照片的灰度值，可以计算出稳定抓拍一帧的图像的曝光时间。

具体地，所述预设帧数为一帧，所述根据第一影像和第二影像的灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长包括：

根据已知差值、第二影像的灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的灰度值与第二影像的灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

本实施例根据已知差值、第二影像的灰度值、第二曝光时长以及目标差值的比例关系能够获取所述投影仪投影预设帧数所用时长。

所述相机设置装置还用于同步一投影仪以及一相机。

所述相机设置装置用于发出触发信号后调用投影仪投射预设灰度的灰度影像；

相机用于在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像，所述相机为全局快门相机；

所述相机设置装置用于根据拍摄影像中的灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值；

其中所述拍摄影像通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像获取，所述相机为全局快门相机。

所述相机设置装置用于根据所述误差值调节投影仪及所述相机同步。

具体地，所述同步装置用于发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

所述同步装置还用于发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127(也可以为128)；

所述同步装置用于根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值，其中，通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像，通过相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像。

本实施例中投影8bit的灰度影像的预设灰度的灰度值为127(也可以为128)，通过pwm调制后127灰度值的信号由灰度值0和灰度值225的信号组成，获取灰度值能够获取灰度值为某一数值时的长度，从而获取延迟，第二拍摄影像的首行灰度值还可以指平均灰度值。

参见图2，对一种pattern(225)，假设抓拍的灰度值为lev1，对pattern(127)抓拍的灰度值的值lev2，对给定的相机曝光时间值，可以计算出同步的误差。

在获取所述误差值后所述相机设置装置用于根据所述误差值调整触发信号发出时刻到投影仪开始投射目标影像时刻的时长；

相机设置装置还用于在发出触发信号经过调整的时长后调用投影仪投射目标影像，所述相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取建模影像。

经过上述调整能够调整相机的拍摄时刻与投影仪投影时刻同步，也就是是投影开始时刻与相机拍照时刻对齐。

利用上述的相机设置装置，参见图1，本实施例还提供一种相机设置方法，包括：

步骤100、发出触发信号后投影仪投射第一预设灰度的灰度影像，所述第一预设灰度的灰度值为255；

步骤101、相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第一拍摄影像，所述相机为全局快门相机；

步骤102、发出触发信号后投影仪投射第二预设灰度的灰度影像，所述第二预设灰度的灰度值为127；

步骤103、相机在接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取第二拍摄影像；

步骤104、根据第一拍摄影像和第二拍摄影像的灰度值、第一预设灰度、第二预设灰度以及相机曝光时长获取相机的误差值；

本实施例的用于投影光栅建模的相机设置方法能够实现投影仪及所述相机同步，并且能够加快同步进程，提高投影光栅建模的使用效率，提升投影效果。对样本1，假设抓拍的灰度等级值为255，对样本2抓拍的灰度等级值为127，对给定的相机曝光时间值，可以计算出同步的误差。

步骤105、所述相机分别以第一曝光时长和第二曝光时长拍摄所述投影仪投影的预设帧数的影像，分别获取第一影像和第二影像。

其中，所述第一曝光时长大于投影仪投影预设帧数所用时长，投影仪投影预设帧数所用时长大于第二曝光时长；发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射所述预设帧数的影像。步骤105中的相机利用步骤104中的误差值进行与投影仪的同步。

步骤106、根据第一影像和第二影像的灰度值计算投影仪投影预设帧数所用时长。本实施例中所述预设帧数为一帧。

步骤107、根据投影仪投影预设帧数所用时长设置所述相机的曝光时长。

即将相机曝光时长设置为投影仪投影一帧影像所用时长。

其中步骤106具体包括：

根据已知差值、第二影像的灰度值以及第二曝光时长计算目标差值，其中，已知差值为第一影像的灰度值与第二影像的灰度值的差值，目标差值为投影仪投影预设帧数所用时长与第二曝光时长的差值；

根据目标差值获取投影仪投影预设帧数所用时长。

本实施例根据灰度值与曝光时长成正比、比值相等的关系计算曝光时长。

步骤108、发出触发信号经过调整的时长后投影仪投射目标影像；

步骤109、相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取建模影像。

步骤109中的相机所设置的曝光时长为步骤107中的曝光时长。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例提供一种利用误差值做后期影像同步的方式，其中，所述相机设置装置用于发出触发信号后投影仪投射目标影像；

所述相机设置装置还用于根据所述误差值调整建模影像以获取同步影像，其中，相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取所述建模影像。

进一步地，本实施例为了更准确的获取所述误差值通过：

所述相机设置装置用于调用所述投影仪按预设规则投射若干帧灰度影像，所述预设规则为发出触发信号后投影仪投射一帧预设灰度的灰度影像；

对于每一帧的灰度影像，根据拍摄影像中的灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的单次误差值，所述拍摄影像通过相机在每次接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像获取；

所述相机设置装置还用于根据全部单次误差值获取平均误差值，并根据所述平均误差值调节投影仪及所述相机同步。

参见图3，相对应地，本实施例的相机设置方法包括：

步骤200、所述投影仪按预设规则投射若干帧灰度影像，所述预设规则为发出触发信号后投影仪投射一帧预设灰度的灰度影像。

步骤201、相机在每次接收所述触发信号后拍摄所述灰度影像以获取拍摄影像。

步骤202、对于每一帧的灰度影像，根据拍摄影像中的灰度值、预设灰度以及相机曝光时长获取相机的单次误差值。

步骤203、根据全部单次误差值获取平均误差值。

步骤204、设置所述相机的曝光时长。

根据误差值能够获取所述曝光时长，可以通过实施例1的方法。

步骤205、发出触发信号后投影仪投射目标影像；

步骤206、相机在接收所述触发信号后拍摄所述目标影像以获取建模影像；

步骤207、根据所述平均误差值调整所述建模影像以获取同步影像。

步骤205至207实现了根据所述平均误差值来调节投影仪及所述相机同步。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。