方向搜索每一行灰 度最大的像素點(diǎn)所獲得的像素點(diǎn)集合稱為該激光所投影線條的脊線；統(tǒng)計(jì)該激光投影圖案 中的每一條脊線灰度值，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)定的合理曝光灰度區(qū)間進(jìn)行比較，如果屬于該合 理曝光灰度區(qū)間，將Ts作為激光投影器的曝光時(shí)間，否則，調(diào)節(jié)Ts。
[0033] 再進(jìn)一步，所述合理曝光區(qū)間包括下限經(jīng)驗(yàn)閥值Gthl和上限經(jīng)驗(yàn)閥值 Gth2,統(tǒng)計(jì)出該區(qū)域激光線的脊線中所有像素Pi的灰度Gi低于Gthl的像素點(diǎn)的 個(gè)數(shù)Nl、高于Gth2的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)N2和處于Gth 1和Gth2之間的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)N3 :
Nl和N2的值的大小來(lái)反饋控制激光投影器的曝光時(shí)間Ts是增大還是減小：如果N1>N2,則 調(diào)大Ts，反之則調(diào)小Ts，返回步驟1)。
[0034] 或者是：所述步驟3)中，從識(shí)別出的激光線的連通區(qū)域中獲得激光投影線第i行 的法向有效線寬的像素和亞像素的總個(gè)數(shù)Wi，K i < n，n為總行數(shù)，并求出整幅圖像上的
[0035] 所述激光合理曝光區(qū)間包括線寬上下閥值Wthl和Wth2,如果的/;2 <示 < 沙?/?丨，則 完成激光曝光值的設(shè)定；如果示< 則調(diào)大Ts，如果|?祖 < 示則調(diào)小Ts，返回步驟1)。
[0036] 再或者是：所述步驟3)中，從識(shí)別出的激光線的連通區(qū)域中統(tǒng)計(jì)其所有像素的平
[0037] 所述激光合理曝光區(qū)間包括平均灰度上下閥值EGthl和EGth2,如果 五G決2 < ^ < EG淑,，則完成激光曝光值的設(shè)定；如果而< AG執(zhí)2則調(diào)大Ts，如果 五CMl〈而則調(diào)小Ts，返回步驟1)。
[0038] 進(jìn)一步，所述步驟2)中，在攝像頭采集的圖像中用邊緣提取方法得到灰度值高于 設(shè)定閥值的連通區(qū)域，并根據(jù)其形狀特征進(jìn)行模式識(shí)別，篩選得到真實(shí)的激光線投影。
[0039] 所述激光投影器的投影頻率與攝像頭的曝光頻率同步，即激光投影器在攝像頭的 快門開啟時(shí)間段內(nèi)處于工作狀態(tài)，而在攝像頭的快門閉合的時(shí)間段內(nèi)激光圖案投影器處于 關(guān)閉狀態(tài)。
[0040] 再進(jìn)一步，所述攝像頭的同步曝光時(shí)間的長(zhǎng)度大于等于所述的激光器投影器的開 啟時(shí)間。
[0041] 以兩個(gè)攝像頭及三個(gè)激光投影器組成的手持激光三維掃描儀為例，如圖4所示， Tal~Ta3為兩個(gè)攝像頭同步觸發(fā)連續(xù)的三個(gè)快門曝光周期的曝光時(shí)間，每個(gè)周期的曝光 時(shí)間相等，即Tal = Ta2 = Ta3 ;Tbl~Tb3分別為1#、2#和3#激光投影器的開啟的時(shí)間， 其觸發(fā)周期是攝像頭曝光觸發(fā)周期的3倍。由于激光投影器和補(bǔ)光光源均需要在攝像頭快 門開啟之后觸發(fā)開啟而在攝像頭快門關(guān)閉之前停止才有意義，否則將不會(huì)對(duì)攝像頭所采集 的圖像任何產(chǎn)生影響，因此Ta多Tb。攝像頭在激光投影器停止觸發(fā)后繼續(xù)開啟快門曝光并 不會(huì)改變攝像頭采集的目標(biāo)物體表面的激光投影圖案和標(biāo)記點(diǎn)的成像，而且還會(huì)增加環(huán)境 光對(duì)圖像的干擾，因此攝像頭曝光時(shí)間可設(shè)置為激光投影器啟動(dòng)時(shí)間，即Ta = Tb。
[0042] 本實(shí)施例根據(jù)攝像頭快門開啟期間調(diào)節(jié)激光投影器啟動(dòng)時(shí)間以獲得最佳激光曝 光圖像。
[0043] 以兩個(gè)攝像頭及三個(gè)激光投影器組成的手持激光三維掃描儀為例，如圖3所示。 邏輯主控芯片MCU通過(guò)信號(hào)隔離電路與同時(shí)與兩路攝像頭的曝光觸發(fā)接口連接，控制兩路 攝像頭進(jìn)行同步曝光；通過(guò)三個(gè)MOS管分別控制三個(gè)激光投影器以設(shè)定的頻率和開啟時(shí)間 進(jìn)行激光圖案投影。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法，其特征在于：所述控制 方法包括如下步驟： 1) 設(shè)定一個(gè)攝像頭采樣周期內(nèi)的激光投影器的曝光時(shí)間Ts作為反饋控制的初始值， 并采集攝像頭的圖像數(shù)據(jù)； 2) 在攝像頭采集的圖像中篩選得到真實(shí)的激光線投影； 3) 在獲得激光線投影的連通區(qū)域后，統(tǒng)計(jì)連通區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)定的 激光合理曝光區(qū)間進(jìn)行比較，如果屬于該合理曝光灰度區(qū)間，將Ts作為激光投影器的曝光 時(shí)間，否則，調(diào)節(jié)Ts。2. 如權(quán)利要求1所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法，其 特征在于：所述步驟3)中，沿識(shí)別出的激光線所有位置的法向量方向搜索每一行灰度最大 的像素點(diǎn)所獲得的像素點(diǎn)集合稱為該激光所投影線條的脊線；統(tǒng)計(jì)該激光投影圖案中的每 一條脊線灰度值，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)定的合理曝光灰度區(qū)間進(jìn)行比較，如果屬于該合理曝光 灰度區(qū)間，將Ts作為激光投影器的曝光時(shí)間，否則，調(diào)節(jié)Ts。3. 如權(quán)利要求2所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法， 其特征在于：所述合理曝光區(qū)間包括下限經(jīng)驗(yàn)閥值Gthl和上限經(jīng)驗(yàn)閥值Gth2,統(tǒng)計(jì)出該 區(qū)域激光線的脊線中所有像素 Pi的灰度Gi低于Gthl的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)N1、高于Gth2的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)N2和處于Gth 1和Gth2之間的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)N3 :最后判斷灰度值處于Gthl和Gth2之 間的正常曝光像素點(diǎn)所占的比例是否大于等于經(jīng)驗(yàn)閥值Nth :如果 是則完成激光曝光值的設(shè)定；如果則根據(jù)Nl和N2的值的大小來(lái)反饋 控制激光投影器的曝光時(shí)間Ts是增大還是減?。喝绻鸑1>N2,則調(diào)大Ts，反之則調(diào)小Ts，返 回步驟1)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法，其 特征在于：所述步驟3)中，從識(shí)別出的激光線的連通區(qū)域中獲得激光投影線第i行的法向 有效線寬的像素和亞像素的總個(gè)數(shù)Wi，l < i <n，n為總行數(shù)，并求出整幅圖像上的激光投 影線的平均有效線寬5. 如權(quán)利要求4所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法，其 特征在于：所述激光合理曝光區(qū)間包括線寬上下閥值Wthl和Wth2,如果階/ 72 <尿 < 沙洲， 則完成激光曝光值的設(shè)定；如果，<，·2則調(diào)大Ts，如果#訪1 則調(diào)小Ts，返回步驟 1)〇6. 如權(quán)利要求1所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法， 其特征在于：所述步驟3)中，從識(shí)別出的激光線的連通區(qū)域中統(tǒng)計(jì)其所有像素的平均灰度7. 如權(quán)利要求6所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方 法，其特征在于：所述激光合理曝光區(qū)間包括平均灰度上下閥值EGthl和EGth2,如果 五<兩 < 五(?功1，則完成激光曝光值的設(shè)定；如果而< 則調(diào)大Ts，如果 五GiAl〈互石則調(diào)小Ts，返回步驟1)。8. 如權(quán)利要求1~7之一所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制 方法，其特征在于：所述步驟2)中，在攝像頭采集的圖像中用邊緣提取方法得到灰度值高 于設(shè)定閥值的連通區(qū)域，并根據(jù)其形狀特征進(jìn)行模式識(shí)別，篩選得到真實(shí)的激光線投影。9. 如權(quán)利要求1~7之一所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制 方法，所述激光投影器的投影頻率與攝像頭的曝光頻率同步，即激光投影器在攝像頭的快 門開啟時(shí)間段內(nèi)處于工作狀態(tài)，而在攝像頭的快門閉合的時(shí)間段內(nèi)激光圖案投影器處于關(guān) 閉狀態(tài)。10. 如權(quán)利要求1~7之一所述的一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控 制方法，其特征在于：所述攝像頭的同步曝光時(shí)間的長(zhǎng)度大于等于所述的激光器投影器的 開啟時(shí)間。
【專利摘要】一種手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法，包括如下步驟：1)設(shè)定一個(gè)攝像頭采樣周期內(nèi)的激光投影器的曝光時(shí)間Ts作為反饋控制的初始值，并采集攝像頭的圖像數(shù)據(jù)；2)在攝像頭采集的圖像中篩選得到真實(shí)的激光線投影；3)在獲得激光線投影的連通區(qū)域后，統(tǒng)計(jì)連通區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)定的激光合理曝光區(qū)間進(jìn)行比較，如果屬于該合理曝光灰度區(qū)間，將Ts作為激光投影器的曝光時(shí)間，否則，調(diào)節(jié)Ts。本發(fā)明提供一種掃描效果良好、掃描精度較高的手持激光三維掃描儀的激光投影器曝光時(shí)間控制方法。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號(hào)】CN105068384
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510490395
【發(fā)明人】陳尚儉, 鄭俊
【申請(qǐng)人】杭州思看科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日