CN119496857A - 扫描控制方法、扫描控制装置、扫描控制系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种扫描控制方法、扫描控制装置、扫描控制系统和计算机可读存储介质,属于三维扫描技术领域。本申请实施方式的扫描控制方法应用于三维扫描设备。扫描控制方法包括:基于光源投射模组和图像采集组件获取与第一光线对应的第一标定图像;基于光源投射模组和图像采集组件获取与第二光线对应的第二标定图像;基于第一标定图像对图像采集组件进行第一标定,确定图像采集组件的第一内参矩阵和第一畸变参数;基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件进行第二标定,确定图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数。如此,提高了图像采集组件在长波长光线条件下的标定精度,保证了三维扫描设备的三维重建精度。
Description
技术领域
本申请涉及三维扫描技术领域,特别涉及一种扫描控制方法、扫描控制装置、扫描控制系统和计算机可读存储介质。
背景技术
三维扫描设备是一种能够捕捉现实世界中物体或场景的形状和外观,并将其重建为数字三维模型的设备,在多个领域中有着广泛的应用,如制造、建筑、医疗、文化遗产保护和动画制作等。目前,对于采用长波长光线(例如红外激光等)进行扫描的三维扫描设备,长波长光线易受自然环境的干扰,对三维重建造成不利影响。
发明内容
本申请实施方式提供了一种扫描控制方法、扫描控制装置、扫描控制系统和计算机可读存储介质,以解决上述存在的至少一个技术问题。
本申请实施方式的扫描控制方法,应用于三维扫描设备,所述三维扫描设备包括图像采集组件和光源投射模组,所述光源投射模组用于投射第一光线和第二光线,所述第一光线的波长小于所述第二光线的波长,所述扫描控制方法包括:
基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像;
基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像;
基于所述第一标定图像对所述图像采集组件进行第一标定,确定所述图像采集组件的第一内参矩阵和第一畸变参数;
基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数。
在某些实施方式中,所述基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;
通过所述图像采集组件对所述第一标定板进行图像采集,得到所述第一标定图像。
在某些实施方式中,所述基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第二光线至位于第二预定距离的第二标定板;
通过所述图像采集组件对所述第二标定板进行图像采集,得到所述第二标定图像;
其中,所述第二预定距离大于所述第一预定距离。
在某些实施方式中,所述基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数,包括:
根据所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像计算得到迭代内参矩阵;
根据所述迭代内参矩阵和所述第二标定图像计算得到迭代畸变参数;
对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数。
在某些实施方式中,所述对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数,包括:
根据所述迭代畸变参数、所述第一内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代内参矩阵进行迭代更新;
根据所述迭代内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代畸变参数进行迭代更新,并返回所述根据所述迭代畸变参数、所述第一内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代内参矩阵进行迭代更新的步骤;
达到预设条件时,停止对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数的迭代更新;
根据最后一次迭代的迭代内参矩阵确定第二内参矩阵,以及根据最后一次迭代的迭代畸变参数确定第二畸变参数。
在某些实施方式中,所述扫描控制方法还包括:
基于所述光源投射模组和经过所述第一标定后的所述图像采集组件对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第一待扫描物体对应的目标区域;
基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域;
其中,所述第二扫描距离大于所述第一扫描距离。
在某些实施方式中,所述图像采集组件包括图像传感器,所述扫描控制方法还包括:
在所述基于所述光源投射模组和经过所述第一标定后的所述图像采集组件对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第一待扫描物体对应的目标区域的过程中,控制所述光源投射模组投射的所述第一光线的亮度为第一亮度,并控制所述图像传感器的感光时间为第一感光时间;
在所述基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域的过程中,控制所述光源投射模组投射的所述第二光线的亮度为第二亮度,并控制所述图像传感器的感光时间为第二感光时间;
其中,所述第二亮度大于所述第一亮度,所述第二感光时间小于所述第一感光时间。
在某些实施方式中,所述基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第二光线至位于所述第二扫描距离的所述第二待扫描物体;
通过经过所述第二标定后的所述图像采集组件对所述第二待扫描物体进行图像采集,获取多帧待处理图像;
对多帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域。
在某些实施方式中,所述对多帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域,包括:
根据前一帧所述待处理图像中提取并匹配得到的所述目标区域设置第一掩膜区域;
根据所述第一掩膜区域确定当前帧所述待处理图像的第二掩膜区域;
根据所述第二掩膜区域设置当前帧所述待处理图像的判断阈值;
根据所述判断阈值对当前帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域。
在某些实施方式中,所述根据所述第一掩膜区域确定当前帧所述待处理图像的第二掩膜区域,包括:
根据所述图像采集组件的采集帧率,确定所述第一掩膜区域的扩散比例;
根据所述扩散比例对所述第一掩膜区域进行扩散处理,得到扩散区域;
根据所述扩散区域,在当前帧所述待处理图像中确定所述第二掩膜区域。
在某些实施方式中,所述根据所述第二掩膜区域设置当前帧所述待处理图像的判断阈值,包括:
对于当前帧所述待处理图像中所述第二掩膜区域对应的区域,将所述判断阈值设置为第一判断阈值;
对于当前帧所述待处理图像中所述第二掩膜区域之外的区域,将所述判断阈值设置为第二判断阈值;
其中,所述第二判断阈值大于所述第一判断阈值。
本申请实施方式的扫描控制装置,应用于三维扫描设备,所述三维扫描设备包括图像采集组件和光源投射模组,所述光源投射模组用于投射第一光线和第二光线,所述第一光线的波长小于所述第二光线的波长,所述扫描控制装置包括:
第一获取模块,用于基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像;
第二获取模块,用于基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像;
第一标定模块,用于基于所述第一标定图像对所述图像采集组件进行第一标定,确定所述图像采集组件的第一内参矩阵和第一畸变参数;
第二标定模块,用于基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数。
本申请实施方式的扫描控制系统,所述扫描控制系统包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行的情况下,实现上述任一实施方式的扫描控制方法。
本申请实施方式的计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行的情况下,实现上述任一实施方式的扫描控制方法。
本申请实施方式的扫描控制方法、扫描控制装置、扫描控制系统和计算机可读存储介质中,基于第一标定图像对图像采集组件进行第一标定,得到精度较高的第一内参矩阵和第一畸变参数,再参考第一内参矩阵和第一畸变参数对图像采集组件进行第二标定,确定图像采集组件与第二光线对应的第二内参矩阵和第二畸变参数。如此,提高了图像采集组件在长波长光线条件下的标定精度,保证了三维扫描设备的三维重建精度。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图2是本申请某些实施方式的三维扫描设备的模块示意图;
图3是本申请某些实施方式的图像采集组件的模块示意图;
图4是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图5是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图6是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图7是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图8是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图9是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图10是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图11是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图12是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图13是本申请某些实施方式的扫描控制方法的流程示意图;
图14是本申请某些实施方式的扫描控制装置的模块示意图;
图15是本申请某些实施方式的扫描控制装置的模块示意图;
图16是本申请某些实施方式的扫描控制系统的模块示意图;
图17是本申请某些实施方式的计算机可读存储介质与处理器的连接状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。另外,下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请的实施方式,而不能理解为对本申请的限制。
请参阅图1至图3,本申请实施方式提供一种扫描控制方法,应用于三维扫描设备100。三维扫描设备100包括图像采集组件10和光源投射模组20。光源投射模组20用于投射第一光线和第二光线,第一光线的波长小于第二光线的波长。扫描控制方法包括:
010:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像;
020:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第二光线对应的第二标定图像;
030:基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,确定图像采集组件10的第一内参矩阵和第一畸变参数;
040:基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10的第二内参矩阵和第二畸变参数。
本申请实施方式的扫描控制方法中,基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,得到精度较高的第一内参矩阵和第一畸变参数,再参考第一内参矩阵和第一畸变参数对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10与第二光线对应的第二内参矩阵和第二畸变参数。如此,提高了图像采集组件10在长波长光线条件下的标定精度,保证了三维扫描设备100的三维重建精度。
具体地,图像采集组件10包括镜头11,对图像采集组件10的标定也即是对镜头11的标定,图像采集组件10用于采集图像。三维扫描设备100可以包括一个或多个图像采集组件10。例如,在三维扫描设备100基于飞行时间法(Time of flight,TOF)进行测距时,三维扫描设备100可以包括一个图像采集组件10;在三维扫描设备100基于三角测量法进行测距时,三维扫描设备100可以包括两个图像采集组件10。
光源投射模组20用于投射第一光线和第二光线。光源投射模组20可以仅包括一个投射单元,用于投射第一光线和第二光线两种光线。或者,光源投射模组20可以包括第一投射单元和第二投射单元,第一投射单元用于投射第一光线,第二投射单元用于投射第二光线。
第一光线和第二光线可以为激光或其他任意可以用于三维扫描的光线。第一光线的波长小于第二光线的波长,在一个例子中,第一光线为蓝光激光或波长小于蓝光的激光,第二光线为红光激光或波长大于红光的激光。本申请实施方式以第一光线为蓝光激光、第二光线为红外激光为例进行说明。
基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像以及与第二光线对应的第二标定图像。基于第一标定图像,采用任意的标定算法对图像采集组件10进行第一标定,可以确定图像采集组件10与第一光线对应的第一内参矩阵和第一畸变参数。标定算法例如张正友标定法。
之后,基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像,可以对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10与第二光线对应的第二内参矩阵和第二畸变参数。
内参矩阵如下式所示:
其中,、、、为需要求解的内参。
对于畸变参数,可以采用任意的表现形式,例如,在开源计算机视觉库(opensource computer vision library,OpenCV)中,畸变参数包括k1、k2、k3、p1、p2,其中,k1、k2、k3为径向畸变参数,p1,p2为切像畸变参数。或者,在其他表现形式中,畸变参数包括k1、k2、k3、k4、k5、k6、p1、p2、b1、b2,其中,k4、k5、k6为更高阶的径向畸变参数,b1、b2为薄棱镜畸变系数。
需要说明的是,在三维扫描设备100包括一个图像采集组件10时,对图像采集组件10进行第一标定和第二标定后,三维扫描设备100即可进行后续的扫描以及三维重建操作。在三维扫描设备100包括两个图像采集组件10时,需要对每一图像采集组件10分别进行第一标定和第二标定,并在两个图像采集组件10分别标定完成后,对两个图像采集组件10进行双目标定,以获取两个图像采集组件10之间的外参矩阵、基线距离等参数后,再进行后续的扫描以及三维重建操作。
可以理解,对于三维重建算法而言,对图像采集组件10进行准确地标定是高精度重建的前提。经研究发现,长波长的光线相比于短波长的光线,能量更不集中,更容易受自然环境的干扰;与第二光线对应的第二标定图像和与第二光线对应的第一标定图像相比,噪声较大。若直接基于第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,得到的第二内参矩阵和第二畸变参数精度较差。
本申请实施方式中,先基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,得到精度较高的第一内参矩阵和第一畸变参数,再基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,也即参考图像采集组件10的第一标定结果,计算图像采集组件10与第二光线对应的第二标定结果。如此,可以计算得到精确的第二内参矩阵和第二畸变参数,保证了三维扫描设备100的三维重建精度。
请参阅图2和图4,在某些实施方式中,基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像(即010),包括:
011:控制光源投射模组20投射第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;
012:通过图像采集组件10对第一标定板进行图像采集,得到第一标定图像。
具体地,第一标定板可以采用任意的标定板,在此不作限制,例如,第一标定板可以采用棋盘格标定板、圆网格标定板等。第一标定板与图像采集组件10之间的距离为第一预定距离,在一个例子中,第一预定距离小于400mm,第一预定距离可以为100mm、150mm、200mm、250mm、300mm或小于400mm的任意值。第一预定距离具体可以根据第一光线的波长进行确定,以确保第一标定图像的清晰度。
控制光源投射模组20投射第一光线至位于第一预定距离的第一标定板,通过图像采集组件10对第一标定板进行图像采集,即可得到第一标定图像。第一标定图像的数量为多个。基于多个第一标定图像,采用任意的标定算法对图像采集组件10进行第一标定,可以确定图像采集组件10的第一内参矩阵和第一畸变参数。
可以理解,第一标定图像的采集距离较近,第一标定板在第一标定图像中噪声较小,重复性较好,标定精度较高,标定得到的第一内参矩阵和第一畸变参数的精度较高。
请参阅图2和图5,在某些实施方式中,基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第二光线对应的第二标定图像(即020),包括:
021:控制光源投射模组20投射第二光线至位于第二预定距离的第二标定板;
022:通过图像采集组件10对第二标定板进行图像采集,得到第二标定图像;
其中,第二预定距离大于第一预定距离。
具体地,第二标定板可以采用任意的标定板,在此不作限制,例如,第一标定板可以采用棋盘格标定板、圆网格标定板等。第一标定板可与第一标定板相同,也可以不同。第二标定板与图像采集组件10之间的距离为第二预定距离,第二预定距离大于第一预定距离,在一个例子中,第二预定距离大于600mm,第二预定距离可以为650mm、700mm、750mm、800mm或大于600mm的任意值。第二预定距离具体可以根据第二光线的波长进行确定,以确保第二标定图像的清晰度。
控制光源投射模组20投射第二光线至位于第二预定距离的第二标定板,通过图像采集组件10对第二标定板进行图像采集,即可得到第二标定图像。第二标定图像的数量为多个。
需要说明的是,第一光线的波长大于第二光线的波长,对于同一个图像采集组件10,波长越长,对焦更远。第一光线更适用于距离较近的扫描工况,第二光线更适用于距离较远的扫描工况。
可以理解,图像采集组件10的标定应与实际使用时的距离范围重合,以确保图像采集组件10在一定距离范围内准确捕捉和记录图像信息。也即是说,图像采集组件10在第一光线条件下进行扫描时,需要进行近距离标定,图像采集组件10在第二光线条件下进行扫描时,需要进行远距离标定。上述第一标定也即是近距离标定,第二标定也即是远距离标定。
因此,基于图像采集组件10和光源投射模组20对位于第一预定距离的第一标定板进行图像采集,基于图像采集组件10和光源投射模组20对位于第二预定距离的第二标定板进行图像采集,第二预定距离大于第一预定距离。第一预定距离的取值范围也即是近距离标定的范围,第二预定距离的取值范围也即是远距离标定的范围。
请参阅图2和图6,在某些实施方式中,基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10的第二内参矩阵和第二畸变参数(即040),包括:
041:根据第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像计算得到迭代内参矩阵;
042:根据迭代内参矩阵和第二标定图像计算得到迭代畸变参数;
043:对迭代内参矩阵和迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数。
具体地,图像采集组件10进行第二标定时,对位于第二预定距离的第二标定板进行图像采集,得到第二标定图像。此时,第二标定板在第二标定图像中噪声较大,采集得到的多个第二标定图像重复性较差,也即同样的第二标定板在多个第二标定图像中的特征存在差异,导致标定精度较差。
因此,基于图像采集组件10的第一标定结果进行图像采集组件10的第二标定。以、、、表示第一内参矩阵中需要求解的内参,以、、、表示第二内参矩阵中需要求解的内参,由于第一标定和第二标定均为对同一图像采集组件10的同一镜头11进行的,则第一内参矩阵中的内参、和第二内参矩阵中的内参、满足如下关系式:
计算第二内参矩阵和第二畸变参数时,以第一畸变参数作为第二畸变参数的初值,基于第一畸变参数和第二标定图像进行第二内参矩阵的计算。计算过程中,以内参、的比例约束内参、,使得计算出的内参、满足,计算出内参、、、即可确定对应的迭代内参矩阵,此时的迭代内参矩阵存在较大误差,还需要进行迭代才可以确定第二内参矩阵。
确定迭代内参矩阵后,基于迭代内参矩阵,结合第二标定图像计算得到迭代畸变参数,此时的迭代畸变参数也存在较大误差,也需要进行迭代才可以确定第二畸变参数。对迭代内参矩阵和迭代畸变参数进行迭代计算,即可得到第二内参矩阵和第二畸变参数。相比于直接基于第二标定图像计算第二内参矩阵和第二畸变参数,通过第一内参矩阵和第一畸变参数的引导与约束,可以计算得到更精确的第二内参矩阵和第二畸变参数。
相关技术中,通过镜头11在长波长激光下对标定板进行近距离的图像采集,得到标定图像,进行近距离标定,并将近距离标定得到的内参矩阵和畸变参数作为镜头11与长波长激光配合时的远距离标定的约束和初值。由于图像采集组件10对焦较远,近距离采集得到的标定图像较为模糊,近距离标定精度较差,导致远距离标定精度较差。
本申请实施方式中,基于图像采集组件10和光源投射模组20在第一预定距离对第一标定板进行图像采集,得到精度较高的第一标定图像,进行第一标定得到精度较高的第一内参矩阵和第一畸变参数,再基于第一内参矩阵和第一畸变参数进行图像采集组件10的第二标定,引导并约束第二内参矩阵和第二畸变参数的计算过程。如此,可以稳定地计算得到第二内参矩阵和第二畸变参数,提高图像采集组件10的第二标定精度。
请参阅图2和图7,在某些实施方式中,对迭代内参矩阵和迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数(即043),包括:
0431:根据迭代畸变参数、第一内参矩阵和第二标定图像对迭代内参矩阵进行迭代更新;
0432:根据迭代内参矩阵和第二标定图像对迭代畸变参数进行迭代更新,并返回根据迭代畸变参数、第一内参矩阵和第二标定图像对迭代内参矩阵进行迭代更新的步骤;
0433:达到预设条件时,停止对迭代内参矩阵和迭代畸变参数的迭代更新;
0434:根据最后一次迭代的迭代内参矩阵确定第二内参矩阵,以及根据最后一次迭代的迭代畸变参数确定第二畸变参数。
具体地,确定迭代畸变参数后,基于迭代畸变参数和第二标定图像进行计算,在计算过程中以内参、的比例约束第二内参矩阵中的内参、,得到新的迭代内参矩阵,并以新的迭代参数矩阵替换之前计算得到的迭代参数矩阵。
之后,基于最新的迭代内参矩阵和第二标定图像,计算得到新的迭代畸变参数,并以新的迭代畸变参数替换之前计算得到的迭代畸变参数;再返回根据迭代畸变参数、第一内参矩阵和第二标定图像对迭代内参矩阵进行迭代更新的步骤,不断对迭代内参矩阵和迭代畸变参数进行迭代更新,直至达到预设条件。
预设条件为迭代内参矩阵和迭代畸变参数的误差收敛,具体条件可以根据采用的标定方法进行确定。例如,在一些标定方法中,会计算重投影误差,因此,可以将重投影误差收敛作为预设条件。重投影误差指的是将三维世界坐标通过相机模型(包括内参矩阵和畸变参数)投影到图像平面上时与实际观测到的像素坐标之间的差异。
在达到预设条件时,停止对迭代内参矩阵和迭代畸变参数的迭代更新,并将最后一次迭代的迭代内参矩阵作为第二内参矩阵,以及将最后一次迭代的迭代畸变参数作为第二畸变参数。如此,稳定地计算得到精确的第二内参矩阵和第二畸变参数。
请参阅图2和图8,在某些实施方式中,扫描控制方法还包括:
050:基于光源投射模组20和经过第一标定后的图像采集组件10对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域;
060:基于光源投射模组20和经过第二标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域;
其中,第二扫描距离大于第一扫描距离。
具体地,在完成对图像采集组件10的标定后,可以基于三维扫描设备100对待扫描物体进行扫描。当图像采集组件10在第一光线条件下进行扫描时,第一待扫描物体位于第一扫描距离,基于光源投射模组20和图像采集组件10对第一待扫描物体进行扫描。扫描过程中,可以使第一待扫描物体保持静止,控制三维扫描设备100绕第一待扫描物体旋转;或者,使三维扫描设备100保持静止,控制第一待扫描物体绕自身中心轴旋转。
在上述旋转过程中,控制第一扫描物体与三维扫描设备100之间的距离保持为第一扫描距离。通过扫描,可以得到多帧图像,对多帧图像进行检测,确定每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域。基于目标区域和标定得到第一内参矩阵和第一畸变参数,可以对第一待扫描物体进行三维重建。
当图像采集组件10在第二光线条件下进行扫描时,第二待扫描物体位于第二扫描距离,基于光源投射模组20和图像采集组件10对第二待扫描物体进行扫描。扫描过程中,可以使第二待扫描物体保持静止,控制三维扫描设备100绕第二待扫描物体旋转;或者,使三维扫描设备100保持静止,控制第二待扫描物体绕自身中心轴旋转。
在上述旋转过程中,控制第二扫描物体与三维扫描设备100之间的距离保持为第二扫描距离。通过扫描,可以得到多帧图像,对多帧图像进行检测,确定每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域。基于目标区域和标定得到第二内参矩阵和第二畸变参数,可以对第二待扫描物体进行三维重建。
第二扫描距离大于第一扫描距离,第一扫描距离可与前述实施方式中的第一预定距离相同,例如,第一扫描距离可以设置为小于400mm,第二扫描距离可与前述实施方式中的第二预定距离相同,例如,第二扫描距离可以设置为大于600mm。第一待扫描物体与第二待扫描物体可以相同,也可以不同。
相关技术中,扫描设备仅通过蓝光激光进行扫描,蓝光的波长较短,对焦较近,在待扫描物体距离扫描设备较远时,扫描清晰度较低。
本申请实施方式中,光源投射模组20可以投射第一光线和第二光线,第一光线的波长小于第二光线的波长;经过第一标定后的图像采集组件10在第一光线条件下,可以用于近距离的三维扫描,经过第二标定后的图像采集组件10在第二光线条件下,可以用于远距离的三维扫描。如此,三维扫描设备100可以实现远距离的三维扫描,且扫描清晰度和扫描精度较高,使得三维扫描设备100可以适用于不同的扫描工况。
请参阅图2、图3和图9,在某些实施方式中,图像采集组件10包括图像传感器12。扫描控制方法还包括:
在基于光源投射模组20和经过第一标定后的图像采集组件10对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域(即050)的过程中,
051:控制光源投射模组20投射的第一光线的亮度为第一亮度,并控制图像传感器12的感光时间为第一感光时间;
在基于光源投射模组20和经过第二标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域(即060)的过程中,
061:控制光源投射模组20投射的第二光线的亮度为第二亮度,并控制图像传感器12的感光时间为第二感光时间;
其中,第二亮度大于第一亮度,第二感光时间小于第一感光时间。
具体地,图像采集组件10包括图像传感器12,图像传感器12用于将镜头11捕捉到的光信号转化为电信号,以形成图像。在基于光源投射模组20和经过第一标定后的图像采集组件10对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域的过程中,光源投射模组20以第一亮度投射第一光线,图像传感器12的感光时间设置为第一感光时间。
在基于光源投射模组20和经过第二标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域的过程中,光源投射模组20以第二亮度投射第二光线,图像传感器12的感光时间设置为第二感光时间。
第二亮度大于第一亮度,第二感光时间小于第一感光时间,也即是说,相比于基于光源投射模组20和图像采集组件10进行近距离扫描,基于光源投射模组20和图像采集组件10进行远距离扫描时,可以适当提升光源投射模组20的投射的光线亮度,并降低图像传感器12的感光时间。
由于光源投射模组20投射的第二光线的波长大于第一光线的波长,第二光线的能量更不集中,容易受自然环境的干扰。将第二光线的亮度提高,在相同时间内,使得图像传感器12能够接收到更多的光信号;降低图像传感器12的感光时间,使得图像传感器12在更短的时间内收集光信号,减少环境光对成像的影响。如此,可以降低背景亮度,提高前景亮度,突出第二光线在图像中的成像,有利于降低背景、环境光的干扰。
请参阅图2和图10,在某些实施方式中,基于光源投射模组20和经过第二标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域(即060),包括:
062:控制光源投射模组20投射第二光线至位于第二扫描距离的第二待扫描物体;
063:通过经过第二标定后的图像采集组件10对第二待扫描物体进行图像采集,获取多帧待处理图像;
064:对多帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域。
具体地,对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描时,控制光源投射模组20投射第二光线至第二待扫描物体。通过经过第二标定后的图像采集组件10对第二待扫描物体进行图像采集,得到多帧连续的待处理图像。对多帧待处理图像分别进行目标区域的提取与匹配,确定每帧待处理图像中与第二待扫描物体对应的目标区域,以基于目标区域对第二待扫描物体进行三维重建。
请参阅图2和图11,在某些实施方式中,对多帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域(即064),包括:
0641:根据前一帧待处理图像中提取并匹配得到的目标区域设置第一掩膜区域;
0642:根据第一掩膜区域确定当前帧待处理图像的第二掩膜区域;
0643:根据第二掩膜区域设置当前帧待处理图像的判断阈值;
0644:根据判断阈值对当前帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域。
具体地,以第二光线位红外激光为例,第二光线投射至第二待扫描物体上,在第二待扫描物体表面形成具有明显亮度差异的光斑或光条,亮度差异在待处理图像上表现为灰度值的变化。对于第一帧待处理图像,计算梯度,并根据判断阈值确定待处理图像中灰度值变化明显的区域,例如,当梯度大于判断阈值时,说明灰度变化明显,当梯度小于或等于判断阈值,说明灰度变化不明显。提取灰度变化明显的区域并标记为初始区域。对于提取到的初始区域,进行初步的三维重建,与激光平面进行匹配,以确定初始区域是否为目标区域,位于激光平面的初始区域即为目标区域。
第一帧待处理图像确定目标区域后,可以根据目标区域设置第一掩膜区域,根据第一掩膜区域,作为先验信息,可以在第二帧待处理图像中确定第二掩膜区域。在第二帧待处理图像中,根据第二掩膜区域设置判断阈值,对于第二掩膜区域对应的区域和第二掩膜区域之外的区域,可以设置不同的判断阈值。
计算第二帧待处理图像的梯度,对于第二掩膜区域对应的区域和第二掩膜区域之外的区域,根据设置的不同的判断阈值,分别进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域。对于第二帧待处理图像中的目标区域,可以确定新的第一掩膜区域。根据新的第一掩膜区域,确定第三帧待处理图像中的第二掩膜区域,根据第二掩膜区域设置第三帧待处理图像的判断阈值,从而对第三帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配。
以此类推,根据第N-1帧待处理图像中提取并匹配得到的目标区域设置第一掩膜区域,根据第一掩膜区域确定第N帧待处理图像的第二掩膜区域。根据第二掩膜区域设置第N帧待处理图像的判断阈值,根据判断阈值对第N帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域,从而完成对多帧待处理图像的检测,确定每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域。
相关技术中,红外扫描过程中极易受外部环境干扰,自然环境光中存在大量的红外波段的能量。即使通过采用滤光片,仅让固定波段的红外激光通过也无法避免环境光的影响。
本申请实施方式中,通过前一帧待处理图像提取并匹配得到的目标区域为当前帧待处理图像提供先验信息,利用先验信息对当前帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,如此,利用先验信息可以进一步降低背景、环境光的干扰,提高了获取的目标区域的精度,进而提高了三维重建精度。
请参阅图2和图12,在某些实施方式中,根据第一掩膜区域确定当前帧待处理图像的第二掩膜区域(即0642),包括:
06421:根据图像采集组件10的采集帧率,确定第一掩膜区域的扩散比例;
06422:根据扩散比例对第一掩膜区域进行扩散处理,得到扩散区域;
06423:根据扩散区域,在当前帧待处理图像中确定第二掩膜区域。
具体地,采集帧率表示图像采集组件10每秒钟采集的图像帧数。根据图像采集组件10的采集帧率,确定第一掩膜区域的扩散比例。采集帧率越大,则扩散比例越大,采集帧率越小,则扩散比例越小。根据扩散比例对第一掩膜区域进行扩散处理,例如,扩散比例为10%,则将第一掩膜区域的面积增大10%。得到扩散区域后,根据第一掩膜区域在前一帧待处理图像中的位置,将扩散区域设置在当前帧待处理图像中对应的位置处,得到第二掩膜区域。
可以理解,多帧待处理图像连续,第二待扫描物体在连续两帧待处理图像中的位置变化较小,前一帧待处理图像中的目标区域与当前帧待处理图像中的目标区域至少部分重叠;因此,可以基于第一掩膜区域在当前帧待处理图像中确定第二掩膜区域。为保证第二掩膜区域可以更好地覆盖目标区域,可以对第一掩膜区域进行一定程度的扩散,再在当前帧待处理图像中确定第二掩膜区域。如此,可以为当前帧待处理图像的目标区域的提取与匹配提供较好的先验信息。
请参阅图2和图13,在某些实施方式中,根据第二掩膜区域设置当前帧待处理图像的判断阈值(即0643),包括:
06431:对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域对应的区域,将判断阈值设置为第一判断阈值;
06432:对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域之外的区域,将判断阈值设置为第二判断阈值;
其中,第二判断阈值大于第一判断阈值。
具体地,在当前帧待处理图像中,对于第二掩膜区域对应的区域和第二掩膜区域之外的区域,分别设置第一判断阈值和第二判断阈值,第二判断阈值大于第一判断阈值。
对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域对应的区域,该区域为目标区域的可能性较大,较细微的梯度变化即可能为目标区域,因此,将判断阈值设置为较小的第一判断阈值。
对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域之外的区域,该区域为目标区域的可能性较小,较明显的梯度变化才可能为目标区域,因此,将判断阈值设置为较大的第二判断阈值。
如此,有利于对当前帧待处理图像中的背景进行剔除,降低背景、环境光的干扰。
请参阅图2和图14,本申请实施方式还提供一种扫描控制装置200,应用于三维扫描设备100。三维扫描设备100包括图像采集组件10和光源投射模组20。光源投射模组20用于投射第一光线和第二光线,第一光线的波长小于第二光线的波长。扫描控制装置200包括第一获取模块210、第二获取模块220、第一标定模块230和第二标定模块240。第一获取模块210用于基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像。第二获取模块220用于基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第二光线对应的第二标定图像。第一标定模块230用于基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,确定图像采集组件10的第一内参矩阵和第一畸变参数。第二标定模块240用于基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10的第二内参矩阵和第二畸变参数。
在某些实施方式中,第一获取模块210具体用于控制光源投射模组20投射第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;通过图像采集组件10对第一标定板进行图像采集,得到第一标定图像。
在某些实施方式中,第二获取模块220具体用于控制光源投射模组20投射第二光线至位于第二预定距离的第二标定板;通过图像采集组件10对第二标定板进行图像采集,得到第二标定图像;其中,第二预定距离大于第一预定距离。
在某些实施方式中,第二标定模块240具体用于根据第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像计算得到迭代内参矩阵;根据迭代内参矩阵和第二标定图像计算得到迭代畸变参数;对迭代内参矩阵和迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数。
在某些实施方式中,第二标定模块240具体用于根据迭代畸变参数、第一内参矩阵和第二标定图像对迭代内参矩阵进行迭代更新;根据迭代内参矩阵和第二标定图像对迭代畸变参数进行迭代更新,并返回根据迭代畸变参数、第一内参矩阵和第二标定图像对迭代内参矩阵进行迭代更新的步骤;达到预设条件时,停止对迭代内参矩阵和迭代畸变参数的迭代更新;根据最后一次迭代的迭代内参矩阵确定第二内参矩阵,以及根据最后一次迭代的迭代畸变参数确定第二畸变参数。
请参阅图2和图15,在某些实施方式中,扫描控制装置200还包括扫描检测模块250,扫描检测模块250用于基于光源投射模组20和经过第一标定后的图像采集组件10对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域;基于光源投射模组20和经过第二标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域;其中,第二扫描距离大于第一扫描距离。
在某些实施方式中,图像采集组件10包括图像传感器12。在基于光源投射模组20和标定后的图像采集组件10对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第一待扫描物体对应的目标区域的过程中,扫描检测模块250还用于控制光源投射模组20投射的第一光线的亮度为第一亮度,并控制图像传感器12的感光时间为第一感光时间。在基于光源投射模组20和标定后的图像采集组件10对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与第二待扫描物体对应的目标区域的过程中,扫描检测模块250还用于控制光源投射模组20投射的第二光线的亮度为第二亮度,并控制图像传感器12的感光时间为第二感光时间;其中,第二亮度大于第一亮度,第二感光时间小于第一感光时间。
在某些实施方式中,扫描检测模块250具体用于控制光源投射模组20投射第二光线至位于第二扫描距离的第二待扫描物体;通过经过第二标定后的图像采集组件10对第二待扫描物体进行图像采集,获取多帧待处理图像;对多帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域。
在某些实施方式中,扫描检测模块250具体用于根据前一帧待处理图像中提取并匹配得到的目标区域设置第一掩膜区域;根据第一掩膜区域确定当前帧待处理图像的第二掩膜区域;根据第二掩膜区域设置当前帧待处理图像的判断阈值;根据判断阈值对当前帧待处理图像进行目标区域的提取与匹配,得到与第二待扫描物体对应的目标区域。
在某些实施方式中,扫描检测模块250具体用于根据图像采集组件10的采集帧率,确定第一掩膜区域的扩散比例;根据扩散比例对第一掩膜区域进行扩散处理,得到扩散区域;根据扩散区域,在当前帧待处理图像中确定第二掩膜区域。
在某些实施方式中,扫描检测模块250具体用于对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域对应的区域,将判断阈值设置为第一判断阈值;对于当前帧待处理图像中第二掩膜区域之外的区域,将判断阈值设置为第二判断阈值;其中,第二判断阈值大于第一判断阈值。
需要指出的是,前述实施方式中对扫描控制方法的解释说明同样适用于本申请实施方式的扫描控制装置200,在此不再展开说明。
请参阅图16,本申请实施方式还提供一种扫描控制系统300,扫描控制系统300包括一个或多个处理器310和存储器320,存储器320存储有计算机程序,计算机程序被处理器310执行的情况下,实现上述任一实施方式的扫描控制方法。
例如,计算机程序被处理器310执行的情况下,实现如下的扫描控制方法:
010:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像;
020:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第二光线对应的第二标定图像;
030:基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,确定图像采集组件10的第一内参矩阵和第一畸变参数;
040:基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10的第二内参矩阵和第二畸变参数。
又例如,计算机程序被处理器310执行的情况下,实现如下的扫描控制方法:
011:控制光源投射模组20投射第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;
012:通过图像采集组件10对第一标定板进行图像采集,得到第一标定图像。
需要指出的是,前述实施方式中对扫描控制方法和扫描控制装置200的解释说明同样适用于本申请实施方式的扫描控制系统300,在此不再展开说明。
请参阅图17,本申请实施方式还提供一种计算机可读存储介质400,其上存储有计算机程序410。程序被处理器420执行的情况下,实现上述任一实施方式的扫描控制方法。
例如,计算机程序410被处理器420执行的情况下,实现如下的扫描控制方法:
010:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第一光线对应的第一标定图像;
020:基于光源投射模组20和图像采集组件10获取与第二光线对应的第二标定图像;
030:基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,确定图像采集组件10的第一内参矩阵和第一畸变参数;
040:基于第一内参矩阵、第一畸变参数和第二标定图像对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10的第二内参矩阵和第二畸变参数。
又例如,计算机程序410被处理器420执行的情况下,实现如下的扫描控制方法:
011:控制光源投射模组20投射第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;
012:通过图像采集组件10对第一标定板进行图像采集,得到第一标定图像。
需要指出的是,前述实施方式中对扫描控制方法和扫描控制装置200的解释说明同样适用于本申请实施方式的计算机可读存储介质400,在此不再展开说明。
综上,本申请实施方式的扫描控制方法、扫描控制装置200、扫描控制系统300和计算机可读存储介质400中,基于第一标定图像对图像采集组件10进行第一标定,得到精度较高的第一内参矩阵和第一畸变参数,再参考第一内参矩阵和第一畸变参数对图像采集组件10进行第二标定,确定图像采集组件10与第二光线对应的第二内参矩阵和第二畸变参数。如此,提高了图像采集组件10在长波长光线条件下的标定精度,保证了三维扫描设备100的三维重建精度。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读存储介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,计算机可读存储介质可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置、以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (14)
1.一种扫描控制方法,其特征在于,应用于三维扫描设备,所述三维扫描设备包括图像采集组件和光源投射模组,所述光源投射模组用于投射第一光线和第二光线,所述第一光线的波长小于所述第二光线的波长,所述扫描控制方法包括:
基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像;
基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像;
基于所述第一标定图像对所述图像采集组件进行第一标定,确定所述图像采集组件的第一内参矩阵和第一畸变参数;
基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数。
2.根据权利要求1所述的扫描控制方法,其特征在于,所述基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第一光线至位于第一预定距离的第一标定板;
通过所述图像采集组件对所述第一标定板进行图像采集,得到所述第一标定图像。
3.根据权利要求2所述的扫描控制方法,其特征在于,所述基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第二光线至位于第二预定距离的第二标定板;
通过所述图像采集组件对所述第二标定板进行图像采集,得到所述第二标定图像;
其中,所述第二预定距离大于所述第一预定距离。
4.根据权利要求1所述的扫描控制方法,其特征在于,所述基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数,包括:
根据所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像计算得到迭代内参矩阵;
根据所述迭代内参矩阵和所述第二标定图像计算得到迭代畸变参数;
对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数。
5.根据权利要求4所述的扫描控制方法,其特征在于,所述对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数进行迭代计算,得到第二内参矩阵和第二畸变参数,包括:
根据所述迭代畸变参数、所述第一内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代内参矩阵进行迭代更新;
根据所述迭代内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代畸变参数进行迭代更新,并返回所述根据所述迭代畸变参数、所述第一内参矩阵和所述第二标定图像对所述迭代内参矩阵进行迭代更新的步骤;
达到预设条件时,停止对所述迭代内参矩阵和所述迭代畸变参数的迭代更新;
根据最后一次迭代的迭代内参矩阵确定第二内参矩阵,以及根据最后一次迭代的迭代畸变参数确定第二畸变参数。
6.根据权利要求1所述的扫描控制方法,其特征在于,所述扫描控制方法还包括:
基于所述光源投射模组和经过所述第一标定后的所述图像采集组件对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第一待扫描物体对应的目标区域;
基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域;
其中,所述第二扫描距离大于所述第一扫描距离。
7.根据权利要求6所述的扫描控制方法,其特征在于,所述图像采集组件包括图像传感器,所述扫描控制方法还包括:
在所述基于所述光源投射模组和经过所述第一标定后的所述图像采集组件对位于第一扫描距离的第一待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第一待扫描物体对应的目标区域的过程中,控制所述光源投射模组投射的所述第一光线的亮度为第一亮度,并控制所述图像传感器的感光时间为第一感光时间;
在所述基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域的过程中,控制所述光源投射模组投射的所述第二光线的亮度为第二亮度,并控制所述图像传感器的感光时间为第二感光时间;
其中,所述第二亮度大于所述第一亮度,所述第二感光时间小于所述第一感光时间。
8.根据权利要求6所述的扫描控制方法,其特征在于,所述基于所述光源投射模组和经过所述第二标定后的所述图像采集组件对位于第二扫描距离的第二待扫描物体进行扫描,检测每帧图像中与所述第二待扫描物体对应的目标区域,包括:
控制所述光源投射模组投射所述第二光线至位于所述第二扫描距离的所述第二待扫描物体;
通过经过所述第二标定后的所述图像采集组件对所述第二待扫描物体进行图像采集,获取多帧待处理图像;
对多帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域。
9.根据权利要求8所述的扫描控制方法,其特征在于,所述对多帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域,包括:
根据前一帧所述待处理图像中提取并匹配得到的所述目标区域设置第一掩膜区域;
根据所述第一掩膜区域确定当前帧所述待处理图像的第二掩膜区域;
根据所述第二掩膜区域设置当前帧所述待处理图像的判断阈值;
根据所述判断阈值对当前帧所述待处理图像进行所述目标区域的提取与匹配,得到与所述第二待扫描物体对应的所述目标区域。
10.根据权利要求9所述的扫描控制方法,其特征在于,所述根据所述第一掩膜区域确定当前帧所述待处理图像的第二掩膜区域,包括:
根据所述图像采集组件的采集帧率,确定所述第一掩膜区域的扩散比例;
根据所述扩散比例对所述第一掩膜区域进行扩散处理,得到扩散区域;
根据所述扩散区域,在当前帧所述待处理图像中确定所述第二掩膜区域。
11.根据权利要求9所述的扫描控制方法,其特征在于,所述根据所述第二掩膜区域设置当前帧所述待处理图像的判断阈值,包括:
对于当前帧所述待处理图像中所述第二掩膜区域对应的区域,将所述判断阈值设置为第一判断阈值;
对于当前帧所述待处理图像中所述第二掩膜区域之外的区域,将所述判断阈值设置为第二判断阈值;
其中,所述第二判断阈值大于所述第一判断阈值。
12.一种扫描控制装置,其特征在于,应用于三维扫描设备,所述三维扫描设备包括图像采集组件和光源投射模组,所述光源投射模组用于投射第一光线和第二光线,所述第一光线的波长小于所述第二光线的波长,所述扫描控制装置包括:
第一获取模块,用于基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第一光线对应的第一标定图像;
第二获取模块,用于基于所述光源投射模组和所述图像采集组件获取与所述第二光线对应的第二标定图像;
第一标定模块,用于基于所述第一标定图像对所述图像采集组件进行第一标定,确定所述图像采集组件的第一内参矩阵和第一畸变参数;
第二标定模块,用于基于所述第一内参矩阵、所述第一畸变参数和所述第二标定图像对所述图像采集组件进行第二标定,确定所述图像采集组件的第二内参矩阵和第二畸变参数。
13.一种扫描控制系统,其特征在于,所述扫描控制系统包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行的情况下,实现权利要求1-11任意一项所述的扫描控制方法。
14.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行的情况下,实现权利要求1-11任意一项所述的扫描控制方法。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| WO2015064436A1 (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 富士フイルム株式会社 | キャリブレーション方法及び内視鏡システム |
| CN113034615A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-25 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种用于多源数据融合的设备标定方法及相关装置 |
| CN115564822A (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-03 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 一种畸变校准方法、装置、电子设备及介质 |
| CN115953325A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-11 | 北京百度网讯科技有限公司 | 红外光图像和可见光图像的对齐方法、装置和电子设备 |
| CN117911541A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 杭州灵西机器人智能科技有限公司 | 沙姆相机标定方法、装置和系统 |
-
2025
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064436A1 (ja) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 富士フイルム株式会社 | キャリブレーション方法及び内視鏡システム |
| CN113034615A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-25 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种用于多源数据融合的设备标定方法及相关装置 |
| CN115564822A (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-03 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 一种畸变校准方法、装置、电子设备及介质 |
| CN115953325A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-11 | 北京百度网讯科技有限公司 | 红外光图像和可见光图像的对齐方法、装置和电子设备 |
| CN117911541A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 杭州灵西机器人智能科技有限公司 | 沙姆相机标定方法、装置和系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张婧婧;白晓;: "基于激光点云的三维测量系统设计", 现代电子技术, no. 14, 14 July 2020 (2020-07-14) * |
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