双目摄像机和单个投影光源同步标定方法

摘要

本发明属于三维机器视觉领域，涉及一种高精度两个摄像机和单个投影光源同步标定方法。本发明将两个摄像机和单个投影光源视为两个单目三维测量系统，在对摄像机和投影光源坐标位置进行标定的同时，可以获得两个摄像机坐标系之间的坐标变换关系，进而将两个摄像机采集到的三维坐标数据统一到一个坐标系下。本发明在不增加硬件成本的基础上，可以改变已有双目视觉测量系统只能测量两个摄像机采集三维场景交集的弊端，通过本发明所介绍的两个摄像机和投影光源的同步标定方法，可以获得两个摄像机所采集到的三维场景的并集，增大了测量范围，减少测量次数，节省测量时间。

主权项

一种双目摄像机和单个投影光源同步标定方法，其特征是，包括下列步骤：步骤1：将两个彩色或者黑白摄像机与投影光源(所述的投射光源的分辨率为LR×LC)固定在扫描平台上，并确定在标定结束后，三维测量时，所述的彩色或者黑白摄像机与所述的投影光源的位置也不会被改变，其中放置在所述投影光源左面的彩色或者黑白摄像机称为左摄像机，放置于所述投影光源右面的彩色或者黑白摄像机称为右摄像机，所述的投影光源虽然只有一个，但是其与左摄像机和右摄像机均可以构成单目三维测量系统，所述投影光源与左摄像机构成三维测量系统时，所述投影光源称为左投影光源，所述投影光源与右摄像机构成三维测量系统时，所述的投影光源称为右投影光源，物空间坐标系在与左摄像机构成的三维测量系统称为左物空间坐标系，与右摄像机构成的三维测量系统时称为右物空间坐标系；将事先加工好的标定靶标放置于与被测物体距离相近的位置，即：距离被测物体±500mm范围的位置，摆放好所述的标定靶标，并确定所述的标定靶标能够被所述的两个彩色或者黑白摄像机拍摄完全，且所述的投影光源能够投射的光信号范围能够覆盖所述的标定靶标所在的位置；调整好所述的两个彩色或者黑白摄像机以及所述的投影光源的焦距，使之处于最佳状态；步骤2：将所述的标定靶标调整超过3次以上的位置，最好为5‑8次，并确保所述的标定靶标调整后的每个位置，都能被所述的两个彩色或者黑白摄像机拍摄完全，且所述的投影光源能够投射的光信号范围能够覆盖所述的标定靶标所在的位置；每次靶标调整位置后，都要利用所述的两个彩色或者黑白相机进行靶标图像的采集，并利用所述的投影光源向所述的标定靶标投射一系列的格雷码加6步相移图像，通过所述的两个彩色或者黑白相机采集所述的投影光源投射后的每幅图像；步骤3：利用张正友的平板标定方法，获得左摄像机坐标系XC1、右摄像机坐标系XC2、左投影光源坐标系XP1、右投影光源坐标系XP2、左物空间坐标系XW1和右物空间坐标系XW2之间的坐标关系如下公式所示：XC1＝R1XW1+T1            (1)XP1＝R2XW1+T2            (2)XC2＝R3XW2+T3            (3)XP2＝R4XW2+T4            (4)步骤4：利用下面公式将右摄像机坐标系转换到左摄像机坐标系，实现两个视图的坐标统一： X C 2 = R 4 - 1 R 3 R 2 R 1 - 1 X C 1 + R 4 - 1 R 3 ( T 2 - T 4 + R 4 R 3 - 1 T 3 - R 2 R 1 - 1 T 1 ) - - - ( 5 ) 至此，标定过程结束。