(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210777053.9 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 南京理工大 学智能计算成像 研究院 有限公司 地址 210000 江苏省南京市 建邺区嘉陵江 东街8号科技综合体B4幢二单 元4层 (72)发明人 张晓磊　左超　胡岩　梁钟伟　 牟双　聂万延　 (74)专利代理 机构 北京翔瓯知识产权代理有限 公司 11480 专利代理师 向维登 (51)Int.Cl. G01B 11/25(2006.01) G06F 17/12(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于三目系统下的倾斜条纹编码三维 测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于三目系统下的倾斜 条纹编码三维测量方法。 首先基于线性成像模型 计算相位面到光轴坐标的距离， 通过矢量叠加原 理得到相位面内过光心的矢量表达式； 将其与相 位线矢量叉乘得到相位面法向量； 进而基于相位 值确立相位面的平面方程； 然后根据三维坐标点 位于相位面的关系确立新的约束方程； 最后结合 针孔相机成像模型的两个约束方程计算得到物 体的三维坐标。 本发明首先基于线性抽象模型推 导三维坐标与相位面的约束 方程， 再通过针孔相 机成像模型的约束条件求解三维坐标。 对于三目 系统中相机视角与中心投影光路和基线方向不 相同的情况 下使系统测量的精度大幅提升 。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115355847 A 2022.11.18 CN 115355847 A 1.一种基于三目系统下的倾 斜条纹编码三维测量方法， 其特 征在于步骤如下： 步骤一， 将三个相机均匀围绕投影仪排列并投影倾 斜编码的结构光图案； 步骤二， 计算投影仪靶面主点至等相位线的距离矢量， 根据投影图案的倾斜角度计算 投影仪靶面主点至等相位线的距离 矢量； 步骤三， 将光心指向投影仪靶面与光轴相交位置的矢量与投影仪靶面与光轴相交位置 指向等相位 面的矢量相加， 得到相位 面过光心指向投影仪靶面的矢量表达式； 步骤四， 将相位面过光心 的矢量表达式与投影仪靶面上的等相位线叉乘， 得到等相位 面的法向量以及等相位 面的平面方程； 步骤五， 联合针孔模型下的两个成像方程与等相位面的平面方程组合成三个方程求解 三维坐标。 2.根据权利要求1所述的基于三目系统下的倾斜条纹编码三维测量方法， 其特征在于 步骤二中投影仪靶面主点至等相位线的距离 矢量的计算具体为： 距离矢量表示 为： 其中， α为投影图案条纹倾斜角度。 分别为等相 位面与主点位置的相 位； 为单 位相位所占的空间距离， 用下式计算得到： L为垂直条纹方向整个靶面所占的总长度， N 为投影图案条纹周期数。 3.根据权利要求1所述的基于三目系统下的倾斜条纹编码三维测量方法， 其特征在于 步骤三中等相位中过光心且垂 直指向于D MD靶面的矢量求解具体为： 将过光心指向D MD靶面 主点位置的矢量与步骤一中求解得到的距离矢量相加得到等相位中过光心且垂直指向于 DMD靶面的矢量： 其中， fp为投影仪 镜头的真实焦距。 4.根据权利要求1所述的基于三目系统下的倾斜条纹编码三维测量方法， 其特征在于 步骤四中等相位 面的平面方程的求 解具体为： 通过将等相位 面内两个相互垂直的两个向量叉乘得到等相位平面的法向量： 其中， lp为投影仪靶面上的等相位线所在的矢量， 可以表示 为： lp＝(sinα,cosα,0)                    (6) 由此得到等相位 面的平面方程： kax+kby+kcz＝0                (7)。 5.根据权利要求1所述的基于三目系统下的倾斜条纹编码三维测量方法， 其特征在于 步骤五中三维坐标的求 解具体为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115355847 A 2将在等相位 面上的物体三维坐标 带入等相位 面方程可以得到一个约束条件： kaXP+kbYP+kcZP＝0                 (8) 由针孔相机成像模型 出发可以获取求 解三维坐标的两个约束条件： 其中， (Xc,Yc,Zc)为相机坐标系下的物体三 维坐标， fx_c与fy_c为相机镜头的焦距， uc与vc 分别为相机的像素坐标， u0_c与v0_c分别为相机靶面的主点 位置； 根据相机标定的结果将投影仪坐标系下的物体坐标转换为相机坐标系下的物体坐标： 其中， Tc与 分别为相机与投影仪的外参数矩阵， 表示矩阵的伪逆； 结合针孔相机成像模型中的两个约束条件就可以得到物体的三维坐标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115355847 A 3