提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法及装置与流程

1.本发明涉及三维精密测量技术领域，特别涉及一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法及装置。


背景技术：

2.传统的光学精密三维测量系统均采用双目相机和dlp投影装置来实现，通过dlp投影装置投射出多幅相移光栅条纹到被测物体上，同时通过双目相机同步触发对条纹图像进行采集，然后通过计算双目相机各像元的全局相位进行匹配计算，进而得到被测物体的三维坐标。
3.由于dlp投影装置采用dmd微振镜反射方式，其灰度采用pwm脉宽调制方式，其颜色调制采用色轮或pwm调制的三色led发光二极管，因此，其投射光强实际上是一个具有高频波动的具有较强噪声的不稳定光强。
4.采用全局快门双目相机可以同步采样，但是在分辨率、帧率等指标相当的情况下，其价格比滚动快门相机贵出数倍，因而大多数传统的光学精密三维测量系统均采用滚动快门双目相机。
5.如图1所示，现有技术中的光学精密三维测量系统通常采用滚动快门双目相机和dlp投影装置来实现，通过dlp投影装置投射出多幅相移光栅条纹到被测物体上，同时通过双目相机同步触发对条纹图像进行采集，然后通过计算双目相机各像元的全局相位进行匹配计算，进而得到被测物体的三维坐标。
6.由于滚动快门曝光时cmos感光像元不在同一时刻进行曝光，无法对物点任意时刻的光强进行同步采样，而物点在双目相机上对应的感光像元并不在同行同列，并且物点上的光强由于dlp投影装置的噪声影响而随机变化(如图2所示)，因此现有技术中的同步触发方式导致滚动快门双目相机对物点的光强采集分别出现在p1和p2时刻，光强差不恒定，使得dlp投影装置的光源噪声对系统测量精度造成了极大的影响，进而导致后续计算物点对应到双目相机的绝对相位出现误差，严重影响和降低了三维坐标的测量精度。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提出一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法及装置，旨在提高滚动快门双目相机三维物体测量精度，解决现有技术中采用滚动快门双目相机三维测量精度低于全局快门双相机的局限。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法，所述方法应用于提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置，所述提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置包括dlp投影装置、第一相机、第二相机和滞后触发单元，其中，所述滞后触发单元包括第一延时单元和第二延时单元；所述方法包括以下步骤：
9.配置部署用于触发所述第一相机的所述第一延时单元，和用于触发所述第二相机的所述第二延时单元；
10.调节所述第一延时单元和第二延时单元的延时差值，以使得所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。
11.为实现上述目的，本发明还提出一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置，所述提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置包括dlp投影装置、第一相机、第二相机和滞后触发单元，其中，所滞后触发单元包括第一延时单元和第二延时单元；
12.其中，所述第一延时单元用于触发所述第一相机对物点进行感光，所述第二延时单元用于触发所述第二相机对物点进行感光，当所述第一延时单元和所述第二延时单元的延时差值调整为某合适值时，所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。
13.本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法及装置的有益效果是：本发明通过上述技术方案，配置部署用于触发所述第一相机的所述第一延时单元，和用于触发所述第二相机的所述第二延时单元；调节所述第一延时单元和第二延时单元的延时差值，以使得所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。可以显著提高被测三维物体坐标的测量精度，解决目前采用滚动快门双目相机三维测量精度低于全局快门双相机的局限。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
15.图1是现有技术中光学精密三维测量系统示意图；
16.图2是现有技术中物点上的光强随dlp投影装置的噪声影响而变化的示意图；
17.图3是本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法较佳实施例的流程示意图；
18.图4是本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置的结构示意图。
19.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
22.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方
案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
23.请参照图3至图4，本发明提出一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法，本发明主要是通过利用一个固定滞后触发单元，双目相机根据设定的滞后时间进行先后触发，使得滚动快门双目相机中的配对像元对物体进行同步感光，尽管dlp投影装置的光源因为闪烁等各种噪音引起投射出的光强随机变化，但是双目相机中的配对像元均能同步感光，双目相机中对应的感光像元(像元匹配对)所获取到的光强差值保持恒定，与dlp投影装置的光源噪声无关，从而在后续的相位计算中对光源噪声的影响具有免疫能力，进而在三维坐标的测量中大幅提高测量精度，解决了目前采用滚动快门双目相机三维测量精度低于全局快门双相机的局限。
24.请参照图3，本实施例中，该提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法较佳实施例包括以下步骤：
25.步骤s10，配置部署用于触发所述第一相机的所述第一延时单元，和用于触发所述第二相机的所述第二延时单元。
26.可以理解的是，如图4所示，本实施例可应用于提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置，其中，包括dlp投影装置、第一相机(左相机)、第二相机(右相机)和滞后触发单元，所滞后触发单元包括第一延时单元和第二延时单元。本实施例可以通过所述dlp投影装置输出同步触发信号至所述滞后触发单元，再分别经过所述第一延时单元和第二延时单元分别对所述第一相机和第二相机进行触发。
27.步骤s20，调节所述第一延时单元和第二延时单元的延时差值，以使得所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。
28.本实施例中，所述dlp投影装置输出的同步触发信号首先进入所述滞后触发单元，再分别经过所述第一延时单元和所述第二延时单元分别对所述第一相机、第二相机进行触发。如果物点在左相机对应的像元横坐标值小于在右相机对应的像元横坐标值，则所述第一延时单元的时间大于所述第二延时单元的时间，并且保证所述第一延时单元和所述第二延时单元的差值恒定，反之亦然。当调整所述第一延时单元和所述第二延时单元的差值为某一合适的数值时，物点在双目相机中对应的感光像元(像元匹配对)所获取到的光强差值将保持恒定，即可在相同时刻对物点处的光强进行同时曝光采集，后续计算物点对应到双目相机的绝对相位数值相等，匹配得到的视差误差大幅减小，进而显著提高了三维坐标的测量精度。
29.本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的方法的有益效果是：本发明通过上述技术方案，配置部署用于触发所述第一相机的所述第一延时单元，和用于触发所述第二相机的所述第二延时单元；调节所述第一延时单元和第二延时单元的延时差值，以使得所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。可以显著提高被测三维物体坐标的测量精度，解决目前采用滚动快门双目相机三维测量精度低于全局快门双相机的局限。
30.为实现上述目的，本发明还提出一种提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置。
31.请再次参照图4，本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置第一实施例包括dlp投影装置、第一相机、第二相机和滞后触发单元，其中，所滞后触发单元包括第一延时单元和第二延时单元。
32.其中，所述第一延时单元用于触发所述第一相机对物点进行感光，所述第二延时单元用于触发所述第二相机对物点进行感光，当所述第一延时单元和所述第二延时单元的延时差值调整为某合适值(一般在10-100us之间)时，所述物点在第一相机和第二相机中的配对像元同步感光。
33.本发明提高滚动快门双目相机三维物体测量精度的装置的有益效果是：本发明通过上述技术方案，可以显著提高被测三维物体坐标的测量精度，解决目前采用滚动快门双目相机三维测量精度低于全局快门双相机的局限。
34.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。