【技术实现步骤摘要】
本申请涉及相机标定的，尤其涉及结构光模组的建模参数标定方法、芯片及标定装置。
技术介绍
1、结构光视觉系统为线激光器和单目相机结合的测量系统，例如，由相机与线激光器组成线激光传感器；在使用结构光视觉系统之前，需要进行相机标定和激光平面标定，以便于通过成像原理和激光平面参数来实现三维测量。该标定方法对于大部分相机来说适用，线激光器向被测物表面投射激光，激光经过漫反射进入相机的接收透镜在相机的感光元件上成像，成像的位置随目标的距离变化而变化。通过在相机的感光元器件上的成像，解算成像的相对位置便可得到被测物体的相对高度。但是需要特制标定靶物先对相机内参外参数同时进行标定，增大标定计算过程复杂，增大拟合难度，导致相机标定效率比较低。
技术实现思路
1、本申请公开结构光模组的建模参数标定方法、芯片及标定装置，具体的技术方案如下：
2、结构光模组的建模参数标定方法，结构光模组包括结构光发射器和相机；该建模参数标定方法包括以下步骤：步骤1、控制结构光发射器发射结构光，投射到标定板上形成光条；同时，控制标定板相对于结构光模组发生位移，相机采集不同测试距离处的标定板图像，获得多帧标定板图像，并从同一帧标定板图像中提取出各标定列的光条中心坐标，同时确定同一帧标定板图像的同一标定列所对应的测试距离；每帧标定板图像均包括光条；步骤2、在步骤1获得的多帧标定板图像中，对同一标定列的光条中心坐标和同一标定列对应的测试距离进行非线性拟合，获得同一标定列对应的建模参数；步骤3、通过重复执行步骤2来遍历
3、综上，本实施例公开的步骤1至步骤3，靠控制标定板相对于结构光模组发生位移，并利用不同距离处采集的标定板图像中不同标定列的光条中心坐标及其对应的测试距离进行非线性拟合，以完成参数标定，则被拟合出的建模参数能够在相对于相机的光轴的一个方向或一个测试角度上替代传统意义上的相机内参，从而在保证建模参数标定精度的情况下，即在保证结构光模组的标定参数的精度的情况下，提高对结构光模组标定的效率。另外，基于本申请拟合出的各个标定列对应的建模参数及其所能构建的结构光测距关系式，结构光与相机之间的测距建模方式或相机的标定方式简化为只是拟合计算各个标定列对应的建模参数，则在测距操作之前代替或省去对相机内参的标定，使相机标定计算量更少，结构光模组标定效率提升；进而，在获取建模参数后就可以在不对相机的内参进行标定的情况下进行建模和测距操作，计算效率得到提升。
4、一种芯片，该芯片用于执行所述建模参数标定方法，作为前述实施例中的步骤1、步骤2和步骤3的执行主体。
5、一种标定装置，标定装置包括标定板、滑轨与所述芯片，标定装置用于对所述结构光模组进行标定，其中，所述芯片用于控制标定板沿着滑轨滑动，并控制结构光发射器发射结构光至标定板的被测表面，同时控制相机采集结构光投射至标定板的被测表面的图像，以实现通过执行步骤1至步骤3来获得每帧标定板图像中的每个标定列对应的建模参数，并确定完成对结构光模组的建模参数的标定。
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1.一种结构光模组的建模参数标定方法，其特征在于，结构光模组包括结构光发射器和相机；该建模参数标定方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述建模参数标定方法，其特征在于，所述光条在各个测试角度上的光斑点，在相机的感光元件中投影出的像素位置，是标识为像素平面的对应标定列中的像素位置，使所述光条在像素平面中由多个标定列的像素点表示；每个标定列对应一个测试角度。
3.根据权利要求2所述建模参数标定方法，其特征在于，在执行步骤1之前，配置结构光发射器的发射方向与相机的光轴方向成夹角设置，将结构光发射器的中心和相机的光心之间的连线设置为平行于标定板的被测表面；设置结构光发射器发射的结构光与标定板的被测表面相交，以使结构光发射器发射的结构光通过与标定板的被测表面的法线成一定角度入射到标定板，反射光线经过相机的透镜成像到相机的感光元件中；
4.根据权利要求3所述建模参数标定方法，其特征在于，所述步骤1中，控制标定板相对于结构光模组发生位移的方法包括，驱动所述标定板在滑轨上滑动，其中，结构光模组固定安装在滑轨的一端，标定板的初始位置是设置在滑轨的另一端；>
5.根据权利要求4所述建模参数标定方法，其特征在于，在步骤1中，所述标定板沿着所述滑轨从量程上限向量程下限滑动的过程中，或者所述标定板沿着所述滑轨从量程下限向量程上限滑动的过程中，所述标定板每滑动一个预设固定距离，则所述相机采集所述标定板图像，所述光条在成像平面中的成像位置沿着高度方向偏移一个预设高度，对应投影出的光条中心像素坐标在像素平面中沿着高度方向的反方向偏移一次；
6.根据权利要求5所述建模参数标定方法，其特征在于，参考位置是，在所述结构光模组的可探测区域内，结构光发射器发射的结构光，在距离所述结构光模组最远的被测物体的被测表面上的反射光线在相机中的成像位置；
7.根据权利要求6所述建模参数标定方法，其特征在于，所述滑轨的量程上限是所述标定板在所述滑轨上所允许滑动到的距离所述结构光模组最远的位置，处于所述结构光模组的可探测区域内；
8.根据权利要求7所述建模参数标定方法，其特征在于，在同一标定列下，构建结构光测距关系式的方法包括：
9.根据权利要求8所述建模参数标定方法，其特征在于，在步骤2中，对同一标定列的光条中心坐标和同一标定列对应的测试距离进行非线性拟合的方法包括：
10.根据权利要求9所述建模参数标定方法，其特征在于，在步骤3中，配置i=i+1,使第j帧标定板图像内的第i+1个标定列的像素更新为第j帧标定板图像内的第i个标定列的像素，再重复执行步骤21至步骤24，直至遍历完步骤1所采集的每帧标定板图像中的N个标定列，并确定所有标定列通过非线性拟合后，累计获得N个建模参数对，确定完成对结构光模组的建模参数的标定；
11.根据权利要求10所述建模参数标定方法，其特征在于，非线性拟合采用最小二乘法，以使拟合误差最小。
12.一种芯片，其特征在于，该芯片用于执行权利要求1至11任一项所述建模参数标定方法。
13.一种标定装置，其特征在于，标定装置包括标定板、滑轨与权利要求12所述芯片，标定装置用于对权利要求1至11任一项所述结构光模组进行标定，其中，所述芯片用于控制标定板沿着滑轨滑动，并控制结构光发射器发射结构光至标定板的被测表面，同时控制相机采集结构光投射至标定板的被测表面的图像，以实现通过执行步骤1至步骤3来获得每帧标定板图像中的每个标定列对应的建模参数，并确定完成对结构光模组的建模参数的标定；其中，结构光模组包括结构光发射器和相机。
14.根据权利要求13所述标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括夹具，夹具用于将结构光发射器的中心和相机的光心的之间的连线固定设置为平行于标定板的被测表面，还用于将结构光发射器的发射方向与相机的光轴方向装配为成夹角设置；结构光发射器的中心和相机的光心之间的距离是固定不变；
15.根据权利要求13所述标定装置，其特征在于，所述标定装置还包括步进电机，标定板可滑动地安装在滑轨的一端，结构光模组固定地安装在滑轨的另一端；
16.根据权利要求13所述标定装置，其特征在于，所述标定板的被测表面设置在滑轨的法平面上，像素平面中行像素位置平行于滑轨的放置平面；
17.根据权利要求13所述标定装置，其特征在于，结构光发射器发射的结构光垂直入射到标定板的被测表面，结构光与标定板的交线与水平线平行；或者，相机坐标系的Z轴垂直于标定板的被测表面，结构光与标定板的交线与水平线平行。
...【技术特征摘要】
1.一种结构光模组的建模参数标定方法，其特征在于，结构光模组包括结构光发射器和相机；该建模参数标定方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述建模参数标定方法，其特征在于，所述光条在各个测试角度上的光斑点，在相机的感光元件中投影出的像素位置，是标识为像素平面的对应标定列中的像素位置，使所述光条在像素平面中由多个标定列的像素点表示；每个标定列对应一个测试角度。
3.根据权利要求2所述建模参数标定方法，其特征在于，在执行步骤1之前，配置结构光发射器的发射方向与相机的光轴方向成夹角设置，将结构光发射器的中心和相机的光心之间的连线设置为平行于标定板的被测表面；设置结构光发射器发射的结构光与标定板的被测表面相交，以使结构光发射器发射的结构光通过与标定板的被测表面的法线成一定角度入射到标定板，反射光线经过相机的透镜成像到相机的感光元件中；
4.根据权利要求3所述建模参数标定方法，其特征在于，所述步骤1中，控制标定板相对于结构光模组发生位移的方法包括，驱动所述标定板在滑轨上滑动，其中，结构光模组固定安装在滑轨的一端，标定板的初始位置是设置在滑轨的另一端；
5.根据权利要求4所述建模参数标定方法，其特征在于，在步骤1中，所述标定板沿着所述滑轨从量程上限向量程下限滑动的过程中，或者所述标定板沿着所述滑轨从量程下限向量程上限滑动的过程中，所述标定板每滑动一个预设固定距离，则所述相机采集所述标定板图像，所述光条在成像平面中的成像位置沿着高度方向偏移一个预设高度，对应投影出的光条中心像素坐标在像素平面中沿着高度方向的反方向偏移一次；
6.根据权利要求5所述建模参数标定方法，其特征在于，参考位置是，在所述结构光模组的可探测区域内，结构光发射器发射的结构光，在距离所述结构光模组最远的被测物体的被测表面上的反射光线在相机中的成像位置；
7.根据权利要求6所述建模参数标定方法，其特征在于，所述滑轨的量程上限是所述标定板在所述滑轨上所允许滑动到的距离所述结构光模组最远的位置，处于所述结构光模组的可探测区域内；
8.根据权利要求7所述建模参数标定方法，其特征在于，在同一标定列下，构建结构光测距关系式的方法包括：
9.根据权利要求8所述建模参数标定方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐依绵，戴剑锋，肖刚军，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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