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一种基于MEMS振镜的结构光三维扫描系统标定方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-27 11:21:13
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-10 15:15:04
本发明公开一种基于MEMS振镜的结构光三维扫描系统标定方法。该方法包括：对台阶面进行拍摄，并同步采集编码条纹图案，进而获得多组编码条纹图案，其中各组编码条纹图案对应台阶面的不同位置，台阶面的每个台阶上具有多个标记点；利用二维高斯滤波对各组编码条纹图案进行降噪处理；针对所述编码条纹图案进行相位解包裹，并检测每组编码条纹图案中标记点的圆心在像素坐标系中的位置；基于相位高度模型进行三维标定，所述三维标定包括深度标定和横向标定，深度标定用于建立绝对相位与深度数据之间的关系，横向标定用于建立像素坐标与在世界坐标系中x轴和y轴的坐标之间的关系。本发明简单易操作，标定耗时少，并且能够准确获取物体的三维信息。
1.一种基于MEMS振镜的结构光三维扫描系统标定方法，包括以下步骤：
利用基于MEMS振镜的结构光三维扫描系统对台阶面进行拍摄，并同步采集编码条纹图案，进而获得多组编码条纹图案，其中各组编码条纹图案对应台阶面的不同位置，台阶面的每个台阶上具有多个标记点；
利用二维高斯滤波对各组编码条纹图案进行降噪处理；
针对所述编码条纹图案进行相位解包裹，并检测每组编码条纹图案中标记点的圆心在像素坐标系中的位置；
基于相位高度模型进行三维标定，所述三维标定包括深度标定和横向标定，深度标定用于建立绝对相位与深度数据之间的关系，横向标定用于建立像素坐标与在世界坐标系中x轴和y轴的坐标之间的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述台阶面的每个台阶上具有3*3的正方形网格标记点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码条纹图案利用相机进行拍摄，并且该相机采用张氏标定法进行标定得到内参数和外参数。
基于投影仪和单相机架构的结构光三维扫描系统是目前最为广泛的非接触式三维测量手段。这种系统的标定模型主要分为三角立体模型和相位-高度模型两种。传统的基于数字光处理(DLP)投影仪主要使用三角立体模型。而在基于微机电系统(MEMS)振镜的投影仪系统中，由于MEMS振镜的特性，只能采用相位高度模型。在该模型中最重要的步骤就是标定，标定精度的高低直接影响最后重建物体的精度高低。传统的标定方法是使用一个平板作为参考平面，利用一个高精度的线性位移平台，在系统的测量范围内，每间隔5mm采集投影并采集编码的相移图案，通过解相位算法获得相位后，通过相位高度模型来标定从相位到高度的映射关系。当系统需要标定的测量体积为0.2m时，需要采集41组图案。
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与现有技术相比，本发明的优点在于，通过搭建的基于MEMS振镜的结构光三维扫描系统对台阶面进行多次拍摄，利用二维高斯滤波对每张图降噪处理，利用圆检测算法检测出每组图中的标记点的圆心在像素坐标系中的位置，再基于多项式相位高度模型完成三维标定，整个过程简单易操作，标定耗时少，且能够精确获取物体的三维信息。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
技术合作
本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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