一种三维扫描仪自适应标定方法技术

本发明专利技术提供了一种三维扫描仪自适应标定方法，其特征在于，包括以下步骤：将Harris角点集中的点分为三类；为每张Harris角点集中的点，建立其拉普拉斯坐标；若三维扫描系统有n台相机，取第1台相机所采集的Harris角点集为基准，其他各台相机的Harris角点集进行自适应调节。采用本发明专利技术提供的方法后，可以解决三维扫描仪系统标点过程中的角点重叠问题，实现对三维扫描仪系统的自适应标定。

An adaptive calibration method for 3D scanner

The present invention provides a method for calibrating the 3D scanner adaptive, characterized by comprising the following steps: Harris corner point set is divided into three categories; for each Harris corner concentrated point, establish the Laplasse coordinates; if the 3D scanning system with n camera and the first camera acquisition Harris angle point set as a benchmark, the camera Harris corner sets for adaptive control. After adopting the method provided by the invention, the problem of corner overlap in the punctuation process of the three-dimensional scanner system can be solved, and the adaptive calibration of the three-dimensional scanner system can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种三维扫描仪自适应标定方法
本专利技术涉及一种对三维扫描仪系统进行自适应标定的方法。
技术介绍
在采用多个深度相机搭建三维扫描仪系统时，需要将单个相机所采集的三维点云片拼接在一起。其拼接原理是采用同一个标定板，上面有16×10个黑白相间的正方形方块，所构成的角点，称之为Harris角点。根据相机的成像原理，相机标定的目的在于将若干部相机所看到的若干张Harris角点图准确地重叠在一起。然而，由于相机的加工工艺不尽相同，而且在搭建三维扫描仪系统时，相机装配误差的客观存在(如相机外壳在不同螺丝张力下的不同扭曲程度)，会造成角点重叠效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是：克服角点重叠效果，实现对三维扫描仪系统的自适应标定。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种三维扫描仪自适应标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将Harris角点集中的点分为三类，第I型点为Harris角点集中的非边界点及非四个角点，第II型点为Harris角点集中的非四个角点的边界点，第III型点为Harris角点集中的四个角点；步骤2、为每张Harris角点集中的点，建立其拉普拉斯坐标，包括以下步骤：步骤2.1、计算投影平面P＝nxx+nyy+nzz+d，其法向n为其中：vi为点v的最近邻居点，对于第I型点，拥有四个最近邻居点，k＝4；对于第II型点，拥有三个最近邻居点，k＝3；对于第III型点，拥有二个最近邻居点，k＝2；d为平均距离，nx、ny、nz为法向n在xyz三个方向上的分量；步骤2.2、将点v及其最近邻居点投影到投影平面P上，其投影点的空间位置表达如下：vproj＝v-(d+(v·n))n；vi_proj＝vi-(d+(vi·n))n，式中，vproj为点v在投影平面P上的投影，vi_proj为其最近邻居点在投影平面P上的投影；步骤2.3、计算点v点相对于vi点的切向权重wi及法向权重bi；步骤3、若三维扫描系统有n台相机，取第1台相机所采集的Harris角点集为基准，其他各台相机的Harris角点集的自适应调节过程为：步骤3.1、对于第j台相机，j≠1，的Harris角点集而言，按照步骤2.1中的方法，计算其当前所在的投影平面，以及平均距离d′和法向n′；步骤3.2、对于第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点而言，将其邻居点v′i投影到新的投影平面上，所得投影位置v′i_proj为：v′i_proj＝v′i-[d′+(v′i·n′)]n′步骤3.3、根据步骤2.3的切向权重wi，计算第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点的投影位置v′proj：步骤3.4、计算第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点的最终位置优选地，切向权重wi的计算过程为：式中，其中：优选地，法向权重bi的计算过程为：式中，采用本专利技术提供的方法后，可以解决三维扫描仪系统标点过程中的角点重叠问题，实现对三维扫描仪系统的自适应标定。附图说明图1为采用本专利技术后的效果对比图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术提供了一种三维扫描仪自适应标定方法，包括以下步骤：步骤1、将Harris角点集中的点分为三类，第I型点为Harris角点集中的非边界点及非四个角点，第II型点为Harris角点集中的非四个角点的边界点，第III型点为Harris角点集中的四个角点；步骤2、为每张Harris角点集中的点，建立其拉普拉斯坐标，包括以下步骤：步骤2.1、计算投影平面P＝nxx+nyy+nzz+d，其法向n为其中：vi为点v的最近邻居点，对于第I型点，拥有四个最近邻居点，k＝4；对于第II型点，拥有三个最近邻居点，k＝3；对于第III型点，拥有二个最近邻居点，k＝2；d为平均距离，nx、ny、nz为法向n在xyz三个方向上的分量；步骤2.2、将点v及其最近邻居点投影到投影平面P上，其投影点的空间位置表达如下：vproj＝v-(d+(v·n))n；vi_proj＝vi-(d+(vi·n))n，式中，vproj为点v在投影平面P上的投影，vi_proj为其最近邻居点在投影平面P上的投影；步骤2.3、计算点v点相对于vi点的切向权重wi及法向权重bi；切向权重wi的计算过程为：式中，其中：法向权重bi的计算过程为：式中，步骤3、若三维扫描系统有n台相机，取第1台相机所采集的Harris角点集为基准，其他各台相机的Harris角点集的自适应调节过程为：步骤3.1、对于第j台相机，j≠1，的Harris角点集而言，按照步骤2.1中的方法，计算其当前所在的投影平面，以及平均距离d′和法向n′；步骤3.2、对于第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点而言，将其邻居点v′i投影到新的投影平面上，所得投影位置v′i_proj为：v′i_proj＝v′i-[d′+(v′i·n′)]n′步骤3.3、根据步骤2.3的切向权重wi，计算第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点的投影位置v′proj：步骤3.4、计算第j台相机，j≠1，的Harris角点集内的第i个点的最终位置图1所示为采用本专利技术技术前后相机采集三维点云的效果比对，由此可见经过本专利技术技术对相机进行标定之后，能够生成高质量三维点云。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维扫描仪自适应标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将Harris角点集中的点分为三类，第I型点为Harris角点集中的非边界点及非四个角点，第II型点为Harris角点集中的非四个角点的边界点，第III型点为Harris角点集中的四个角点；步骤2、为每张Harris角点集中的点，建立其拉普拉斯坐标，包括以下步骤：步骤2.1、计算投影平面P＝n

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描仪自适应标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将Harris角点集中的点分为三类，第I型点为Harris角点集中的非边界点及非四个角点，第II型点为Harris角点集中的非四个角点的边界点，第III型点为Harris角点集中的四个角点；步骤2、为每张Harris角点集中的点，建立其拉普拉斯坐标，包括以下步骤：步骤2.1、计算投影平面P＝nxx+nyy+nzz+d，其法向n为其中：vi为点v的最近邻居点，对于第I型点，拥有四个最近邻居点，k＝4；对于第II型点，拥有三个最近邻居点，k＝3；对于第III型点，拥有二个最近邻居点，k＝2；d为平均距离，nx、ny、nz为法向n在xyz三个方向上的分量；步骤2.2、将点v及其最近邻居点投影到投影平面P上，其投影点的空间位置表达如下：vproj＝v-(d+(v·n))n；vi_proj＝vi-(d+(vi·n))n，式中，vproj为点v在投影平面P上的投影，vi_proj为其最近邻居点在投影平面P上的投影；步骤2.3、计算点v点相对于vi点的切向权重wi及法向权重bi；步骤3、若三维扫描系统有n台相机，取...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟跃崎，毋戈，李端，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31