本發(fā)明涉及一種對(duì)三維掃描儀系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)標(biāo)定的方法。
背景技術(shù)：
在采用多個(gè)深度相機(jī)搭建三維掃描儀系統(tǒng)時(shí)，需要將單個(gè)相機(jī)所采集的三維點(diǎn)云片拼接在一起。其拼接原理是采用同一個(gè)標(biāo)定板，上面有16×10個(gè)黑白相間的正方形方塊，所構(gòu)成的角點(diǎn)，稱之為harris角點(diǎn)。根據(jù)相機(jī)的成像原理，相機(jī)標(biāo)定的目的在于將若干部相機(jī)所看到的若干張harris角點(diǎn)圖準(zhǔn)確地重疊在一起。然而，由于相機(jī)的加工工藝不盡相同，而且在搭建三維掃描儀系統(tǒng)時(shí)，相機(jī)裝配誤差的客觀存在(如相機(jī)外殼在不同螺絲張力下的不同扭曲程度)，會(huì)造成角點(diǎn)重疊效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：克服角點(diǎn)重疊效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維掃描儀系統(tǒng)的自適應(yīng)標(biāo)定。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種三維掃描儀自適應(yīng)標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、將harris角點(diǎn)集中的點(diǎn)分為三類，第i型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的非邊界點(diǎn)及非四個(gè)角點(diǎn)，第ii型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的非四個(gè)角點(diǎn)的邊界點(diǎn)，第iii型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的四個(gè)角點(diǎn)；
步驟2、為每張harris角點(diǎn)集中的點(diǎn)，建立其拉普拉斯坐標(biāo)，包括以下步驟：
步驟2.1、計(jì)算投影平面p＝nxx+nyy+nzz+d，其法向n為
vi為點(diǎn)v的最近鄰居點(diǎn)，對(duì)于第i型點(diǎn)，擁有四個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝4；對(duì)于第ii型點(diǎn)，擁有三個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝3；對(duì)于第iii型點(diǎn)，擁有二個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝2；
d為平均距離，
nx、ny、nz為法向n在xyz三個(gè)方向上的分量；
步驟2.2、將點(diǎn)v及其最近鄰居點(diǎn)投影到投影平面p上，其投影點(diǎn)的空間位置表達(dá)如下：
vproj＝v-(d+(v·n))n；
vi_proj＝vi-(d+(vi·n))n，式中，vproj為點(diǎn)v在投影平面p上的投影，vi_proj為其最近鄰居點(diǎn)在投影平面p上的投影；
步驟2.3、計(jì)算點(diǎn)v點(diǎn)相對(duì)于vi點(diǎn)的切向權(quán)重wi及法向權(quán)重bi；
步驟3、若三維掃描系統(tǒng)有n臺(tái)相機(jī)，取第1臺(tái)相機(jī)所采集的harris角點(diǎn)集為基準(zhǔn)，其他各臺(tái)相機(jī)的harris角點(diǎn)集的自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程為：
步驟3.1、對(duì)于第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集而言，按照步驟2.1中的方法，計(jì)算其當(dāng)前所在的投影平面，以及平均距離d′和法向n′；
步驟3.2、對(duì)于第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)而言，將其鄰居點(diǎn)v′i投影到新的投影平面上，所得投影位置v′i_proj為：
v′i_proj＝v′i-[d′+(v′i·n′)]n′
步驟3.3、根據(jù)步驟2.3的切向權(quán)重wi，計(jì)算第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)的投影位置v′proj：
步驟3.4、計(jì)算第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)的最終位置
優(yōu)選地，切向權(quán)重wi的計(jì)算過程為：
優(yōu)選地，法向權(quán)重bi的計(jì)算過程為：
采用本發(fā)明提供的方法后，可以解決三維掃描儀系統(tǒng)標(biāo)點(diǎn)過程中的角點(diǎn)重疊問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維掃描儀系統(tǒng)的自適應(yīng)標(biāo)定。
附圖說明
圖1為采用本發(fā)明后的效果對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
本發(fā)明提供了一種三維掃描儀自適應(yīng)標(biāo)定方法，包括以下步驟：
步驟1、將harris角點(diǎn)集中的點(diǎn)分為三類，第i型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的非邊界點(diǎn)及非四個(gè)角點(diǎn)，第ii型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的非四個(gè)角點(diǎn)的邊界點(diǎn)，第iii型點(diǎn)為harris角點(diǎn)集中的四個(gè)角點(diǎn)；
步驟2、為每張harris角點(diǎn)集中的點(diǎn)，建立其拉普拉斯坐標(biāo)，包括以下步驟：
步驟2.1、計(jì)算投影平面p＝nxx+nyy+nzz+d，其法向n為
vi為點(diǎn)v的最近鄰居點(diǎn)，對(duì)于第i型點(diǎn)，擁有四個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝4；對(duì)于第ii型點(diǎn)，擁有三個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝3；對(duì)于第iii型點(diǎn)，擁有二個(gè)最近鄰居點(diǎn)，k＝2；
d為平均距離，
nx、ny、nz為法向n在xyz三個(gè)方向上的分量；
步驟2.2、將點(diǎn)v及其最近鄰居點(diǎn)投影到投影平面p上，其投影點(diǎn)的空間位置表達(dá)如下：
vproj＝v-(d+(v·n))n；
vi_proj＝vi-(d+(vi·n))n，式中，vproj為點(diǎn)v在投影平面p上的投影，vi_proj為其最近鄰居點(diǎn)在投影平面p上的投影；
步驟2.3、計(jì)算點(diǎn)v點(diǎn)相對(duì)于vi點(diǎn)的切向權(quán)重wi及法向權(quán)重bi；
切向權(quán)重wi的計(jì)算過程為：
法向權(quán)重bi的計(jì)算過程為：
步驟3、若三維掃描系統(tǒng)有n臺(tái)相機(jī)，取第1臺(tái)相機(jī)所采集的harris角點(diǎn)集為基準(zhǔn)，其他各臺(tái)相機(jī)的harris角點(diǎn)集的自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程為：
步驟3.1、對(duì)于第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集而言，按照步驟2.1中的方法，計(jì)算其當(dāng)前所在的投影平面，以及平均距離d′和法向n′；
步驟3.2、對(duì)于第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)而言，將其鄰居點(diǎn)v′i投影到新的投影平面上，所得投影位置v′i_proj為：
v′i_proj＝v′i-[d′+(v′i·n′)]n′
步驟3.3、根據(jù)步驟2.3的切向權(quán)重wi，計(jì)算第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)的投影位置v′proj：
步驟3.4、計(jì)算第j臺(tái)相機(jī)，j≠1，的harris角點(diǎn)集內(nèi)的第i個(gè)點(diǎn)的最終位置
圖1所示為采用本發(fā)明技術(shù)前后相機(jī)采集三維點(diǎn)云的效果比對(duì)，由此可見經(jīng)過本發(fā)明技術(shù)對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定之后，能夠生成高質(zhì)量三維點(diǎn)云。