CN111829455B - 一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统，方法包括：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射结构光，获取所投射结构光对应的多张光栅图像；确定该多张光栅图像中的质量参数；将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数；可见，本方案中，设备自动获取光栅图像，自动根据光栅图像确定出投影仪的最优亮度参数，也就是说，利用本方案可以不依据人工经验，自动确定出投影仪的最优亮度参数。

Description

一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，特别是涉及一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统。

背景技术

利用结构光进行三维测量的方案一般包括：投影仪投射结构光，结构光照射到待测量物体上形成投影光栅；相机对该投影光栅进行采集，得到光栅图像；计算机根据该光栅图像，计算待测量物体的测量数据。

不同材质表面的反射率不同，如果待测量物体表面的反射率较大，则对应的投影仪的投影亮度应该小一些，如果待测量物体表面的反射率较小，则对应的投影仪的投影亮度应该大一些。现有方案中，大多是根据人工经验确定投影仪的投影亮度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统，以实现自动确定投影仪的投影亮度。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种投影亮度确定方法，包括：

获取多张光栅图像，所述光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像；

确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；

将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述获取多张光栅图像，包括：

获取多组光栅图像；其中，每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化；

所述确定所述多张光栅图像中的质量参数，包括：

针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；基于所述解码数据，确定该组光栅图像的质量参数。

可选的，所述基于所述解码数据，确定该组光栅图像的质量参数，包括：

统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律。

可选的，所述确定所述多张光栅图像中的质量参数，包括：针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数。

可选的，所述将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数，包括：

基于所述多张光栅图像的质量参数，确定每张光栅图像对应的质量参数变化斜率；其中，一张光栅图像对应的质量参数变化斜率为：该张光栅图像与另一张光栅图像的质量参数差值与亮度参数差值的比值；

在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率；

确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率，包括：

在所确定的质量参数变化斜率中，选择绝对值最小的质量参数变化斜率，作为目标斜率；

或者，在所确定的质量参数变化斜率中，选择预设范围内的质量参数变化斜率，作为目标斜率。

可选的，投影仪按照所设定的每个亮度参数投射的结构光分别对应多组光栅图像；所述将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数，包括：

针对所设定的每个亮度参数，确定该亮度参数对应的每组光栅图像的质量参数；对所确定的多个质量参数进行加权处理，得到该亮度参数对应的加权质量参数；将最优的加权质量参数对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述获取多张光栅图像，包括：

通过调整投影仪的电流或者镜头光圈，控制投影仪按照所设定的各亮度参数投射结构光；并控制相机采集所述结构光对应的光栅图像。

可选的，所述获取多张光栅图像，包括：

根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；

在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的所述各亮度参数。

可选的，所述获取多张光栅图像，包括：在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数；控制投影仪按照所述当前待投射亮度参数投射结构光；获取相机针对所述结构光采集的光栅图像；

所述方法还包括：若在所确定的质量参数变化斜率中，未选择出预设范围内的质量参数变化斜率，则返回所述在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数的步骤。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种投影亮度确定装置，包括：

获取模块，用于获取多张光栅图像，所述光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像；

第一确定模块，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；

第二确定模块，用于将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述获取模块，具体用于：

获取多组光栅图像；其中，每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化；

所述第一确定模块，包括：

解码子模块，用于针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；

第一确定子模块，用于基于所述解码数据，确定该组光栅图像的质量参数。

可选的，所述第一确定子模块，具体用于：统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律。

可选的，所述第一确定模块，具体用于：针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数。

可选的，所述第二确定模块，包括：

第二确定子模块，用于基于所述多张光栅图像的质量参数，确定每张光栅图像对应的质量参数变化斜率；其中，一张光栅图像对应的质量参数变化斜率为：该张光栅图像与另一张光栅图像的质量参数差值与亮度参数差值的比值；

选择子模块，用于在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率；

第三确定子模块，用于确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述选择子模块，具体用于：在所确定的质量参数变化斜率中，选择绝对值最小的质量参数变化斜率，作为目标斜率；

或者，在所确定的质量参数变化斜率中，选择预设范围内的质量参数变化斜率，作为目标斜率。

可选的，投影仪按照所设定的每个亮度参数投射的结构光分别对应多组光栅图像；所述第二确定模块，具体用于：

针对所设定的每个亮度参数，确定该亮度参数对应的每组光栅图像的质量参数；对所确定的多个质量参数进行加权处理，得到该亮度参数对应的加权质量参数；将最优的加权质量参数对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

可选的，所述获取模块，具体用于：

通过调整投影仪的电流或者镜头光圈，控制投影仪按照所设定的各亮度参数投射结构光；并控制相机采集所述结构光对应的光栅图像。

可选的，所述获取模块，具体用于：

根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的所述各亮度参数。

可选的，所述获取模块，具体用于：在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数；控制投影仪按照所述当前待投射亮度参数投射结构光；获取相机针对所述结构光采集的光栅图像；若所述选择子模块在所确定的质量参数变化斜率中，未选择出预设范围内的质量参数变化斜率，则继续在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一种投影亮度确定方法。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种三维测量系统，包括：投影仪、相机和处理设备；

所述投影仪，用于按照所设定的各亮度参数依次投射结构光；

所述相机，用于针对所述结构光的投影光栅进行图像采集，得到多张光栅图像；

所述处理设备，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

应用本发明所示实施例，投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射结构光，获取所投射结构光对应的多张光栅图像；确定该多张光栅图像中的质量参数；将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数；可见，本方案中，设备自动获取光栅图像，自动根据光栅图像确定出投影仪的最优亮度参数，也就是说，利用本方案可以不依据人工经验，自动确定出投影仪的最优亮度参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种投影亮度确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中的一种投影仪的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种图像质量与投影仪亮度的关系示意图；

图4为本发明实施例提供的一种调整投影仪亮度参数的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种调整投影仪亮度参数的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种投影亮度确定装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种三维测量系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种三维测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有方案中，大多是根据人工经验确定投影仪的投影亮度，为了解决这种技术问题，本发明实施例提供了一种投影亮度确定方法、装置、设备及系统，该方法及装置可以应用于投影仪或者与投影仪相连接的计算机或者其他电子设备，具体不做限定。下面首先对本发明实施例提供的投影亮度确定方法进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的一种投影亮度确定方法的流程示意图，包括：

S101：获取多张光栅图像。其中，所述多张光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像。

一种实施方式中，可以预先设定投影仪的多个亮度参数，然后控制投影仪按照所设定的各亮度参数依次向待测量物体投射结构光。所设定的各亮度参数、以及各亮度参数的间隔，具体数值不做限定。举例来说，亮度参数的范围可以与图像灰度值的范围一致，也就是0-255。各亮度参数的间隔可以为一固定值，比如8、16、24等。或者，各亮度参数的间隔可以为非固定值，比如，先大后小，或者先小后大，或者先大后小再大，等等，具体不做限定。

举个例子，所设定的各亮度参数可以为50、60、70……200等等(各亮度参数的间隔固定的情况)。再举个例子，所设定的各亮度参数也可以为50、60、70……100、105、110……200……250等等(各亮度参数的间隔不固定的情况)。或者，可以根据预设函数设定各亮度参数。设定亮度参数的具体方式不做限定。

作为一种实施方式，可以通过调整投影仪的电流或者镜头光圈，控制投影仪按照所设定的各亮度参数投射结构光；并控制相机采集所述结构光对应的光栅图像。

参考图2，投影仪可以包括LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、LED驱动、步进电机、电机驱动、镜头光圈、DLP(Digital Light Processing，数字光处理)芯片等器件。调整LED电流大小、镜头光圈大小，均可以调整投影仪的亮度参数。

举例来说，图2中的LED驱动可以为LED电流调整芯片，LED电流的调整范围可以与上述亮度参数的范围一致，也就是0-255，LED电流大小与投影仪亮度参数近似成正比。再举一例，参考图2，可以通过电机驱动控制步进电机带动光圈转动，每步进一次调节一档光圈，光圈与投影仪亮度参数之间的关系可以为：当前亮度参数＝(当前光圈/初始光圈)²*初始亮度亮度参数。

图2中，投影仪还包括CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)，可以通过CPU控制电机驱动、LED驱动，来实现调整投影仪的亮度参数。

作为一种实施方式，可以根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的所述各亮度参数，或者说，所设定的各亮度参数都位于初始亮度参数和边界亮度参数之间。

举例来说，初始亮度参数可以小于边界亮度参数，这样，所设定的各亮度参数均不小于初始亮度参数，不大于边界亮度参数，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由小到大的顺序依次投射结构光，直至达到边界亮度参数。

再举一例，初始亮度参数可以大于边界亮度参数，这样，所设定的各亮度参数均不大于初始亮度参数，不小于边界亮度参数，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由大到小的顺序依次投射结构光，直至达到边界亮度参数。

一种情况下，可以根据待测量物体的反射率，设定初始亮度参数和边界亮度参数。比如，如果待测量物体的反射率较高，如白色纸张、白色塑料、浅色布料等，则可以设定一个较小的初始亮度参数和一个较小的边界亮度参数。如果待测量物体的反射率较低，如黑色塑料、鸡蛋托盘等，则可以设定一个较大的初始亮度参数和一个较大的边界亮度参数。

另一种情况下，可以根据投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数。比如，可以根据投影仪的硬件性能参数，设定投影仪所允许的亮度参数最小值，作为初始亮度参数，设定投影仪所允许的亮度参数最大值，作为边界亮度参数。再比如，也可以根据投影仪的硬件性能参数，设定投影仪所允许的亮度参数最小值，作为边界亮度参数，设定投影仪所允许的亮度参数最大值，作为初始亮度参数。

再一种情况下，可以根据待测量物体的反射率和投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数。

比如，如果待测量物体的反射率较高，如白色纸张、白色塑料、浅色布料等，则可以设定一个较小的初始亮度参数。这种情况下，可以根据投影仪的硬件性能参数，设定投影仪所允许的亮度参数最大值，作为边界亮度参数。这样，所设定的各亮度参数均不小于初始亮度参数，不大于边界亮度参数，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由小到大的顺序依次投射结构光。

再比如，如果待测量物体的反射率较低，如黑色塑料、鸡蛋托盘等，则可以设定一个较大的初始亮度参数。这种情况下，可以根据投影仪的硬件性能参数，设定投影仪所允许的亮度参数最小值，作为边界亮度参数。这样，所设定的各亮度参数均不大于初始亮度参数，不小于边界亮度参数，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由大到小的顺序依次投射结构光。

每次投射结构光后，相机都针对投影光栅采集光栅图像，这样，便得到了多张光栅图像。

S102：确定该多张光栅图像中的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数。

作为一种实施方式，可以针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数。

举例来说，如果按照格雷码的编码算法投射结构光，则得到的光栅图像中通常包括黑条纹和白条纹；而且在图像偏亮的情况下，白条纹比黑条纹宽；在图像偏暗的情况下，黑条纹比白条纹宽。因此，可以根据条纹的宽度变化判断成像质量，比如，可以把各条纹宽度的偏差像素数量作为质量参数，这样，偏差像素数量越小，表示质量参数越优。

作为另一种实施方式，S101可以包括：获取多组光栅图像；其中，每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化。这种情况下，S102包括：针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；基于所述解码数据，确定该组光栅图像的质量参数。

简单来说，结构光是对空间位置进行网格化数字编码，比如，条纹结构光是对二维平面的网格化数字编码，iPhone X结构光是对三维空间的网格化数字编码。对空间位置进行网格化数字编码，也就是对每个离散空间位置编码一个唯一的值。相对应的，通过光栅图像的每个像素点，可以解码出这个空间编码数值。

编码过程可以理解为：投影仪投射出对空间位置进行网格化编码的结构光；解码过程可以理解为：通过对一组光栅图像进行计算，恢复出每个像素点的空间编码值；空间编码值是符合分布规律的，一种编码算法可以对应一种分布规律。一种实施方式中，可以统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数。符合分布规律的像素点比例越大，表示该组光栅图像的质量参数越优。

以亮度参数l为例来说，可以控制投影仪在亮度参数为l的情况下，投射一组结构光，这一组结构光对应的编码算法相同，而编码参数按照预设规则发生变化，获取这一组结构光对应的一组光栅图像。结构光的编码算法可以为相移法、二进制码法、或者上述内容中提到的格雷码法等等。如果编码算法为相移法，则编码参数可以为相位，也就是这一组结构光的相位按照预设规则发生变化。如果编码算法为二进制码法、格雷码法，则编码参数可以为条纹宽度、或者为其他改变结构光图案的参数，具体不做限定。

举例来说，如果编码算法为相移法，则结构光可以为正弦光或余弦光。结构光的方向分布可以为横向分布、纵向分布等等，具体不做限定。本实施例中，同一组结构光的编码算法及方向分布是相同的，同一组结构光的编码参数是不同的。

举例来说，可以控制投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射三次纵向正弦分布的结构光；或者，可以控制投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射三次横向正弦分布的结构光；等等，不再一一列举。各亮度参数下结构光的编码算法、方向分布、及编码参数变化规则是相同的，这样后续质量参数才更合理。

再举一例，可以控制投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射多组结构光，比如，可以投射三次纵向正弦分布的结构光(作为一组结构光)、三次横向正弦分布的结构光(作为另一组结构光)，这样，一个亮度参数对应多组光栅图像，这也是可以的。

或者，也可以控制投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射多组编码算法不同的结构光，比如，可以投射三次纵向正弦分布的结构光(作为一组结构光)、三次采用二进制码法编码的结构光(作为另一组结构光)，这样，一个亮度参数对应多组光栅图像，这也是可以的。

每组光栅图像的数量不做限定。举例来说，如果编码算法为相移法，则一组光栅图像中可以包括3张、4张或者5张光栅图像，如果编码算法为格雷码法，每组光栅图像的数量可以与光栅图像分辨率相关，比如，分辨率为1440*900的情况下，一组光栅图像中可以包括10张光栅图像。该例子中的具体数值仅为举例说明，并不对本发明实施例构成限定。

可以理解，光栅图像的解码数据中包括各像素点对应的位置标记。解码方式有多种，比如，采用格雷码的解码方式、相移法的解码方式等等，不再一一列举。

一组光栅图像对应一份解码数据；如上所述，如果投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射一组结构光，则一个亮度参数对应一份解码数据；如果投影仪在所设定的每个亮度参数下，投射多组结构光，则一个亮度参数对应多份解码数据。

可以理解，编码算法与解码算法(或者说解码方式)相对应。举例来说，如果采用的编码算法为相移法，则解码时也相应地采用相移法对应的解码方式，这种情况下，解码数据为周期性横向分布或纵向分布的相位数据(或者说，相移法对应的分布规律为：解码数据周期性横向分布或纵向分布)，解码数据中，顺序正常分布的像素点比例越大，表示光栅图像的成像质量越好。

再举一例，如果采用的编码算法为格雷码法，则解码时也相应地采用格雷码法对应的解码方式，这种情况下，解码数据为横向顺序分布或纵向顺序分布的位置数据(或者说，格雷码法对应的分布规律为：解码数据横向顺序分布或纵向顺序分布)，类似的，解码数据中顺序正常分布的像素点比例越大，表示光栅图像的成像质量越好。

S103：将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

质量参数最优也就是光栅图像的成像质量最好。上述一种实施方式中，将光栅图像中各条纹宽度的偏差像素数量作为质量参数，这种情况下，将最小的偏差像素数量对应的投影仪亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

上述另一种实施方式中，将解码数据中符合分布规律的像素点比例作为该组光栅图像的质量参数，这种情况下，将最大的像素点比例对应的投影仪亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

由以上内容可知，一组光栅图像对应一份解码数据，对应一个质量参数。上述一种实施方式中，投影仪在所设定的每个亮度参数下，分别投射多组结构光，则一个亮度参数对应多组光栅图像，也就是对应多份解码数据。这种情况下，投影仪按照所设定的每个亮度参数投射的结构光分别对应多组光栅图像，或者说，每个亮度参数对应多个质量参数，S103可以包括：针对所设定的每个亮度参数，确定该亮度参数对应的每组光栅图像的质量参数；对所确定的多个质量参数进行加权处理，得到该亮度参数对应的加权质量参数；将最优的加权质量参数对应的投影仪亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

举例来说，假设投影仪在每个亮度参数下投射三次纵向正弦分布的结构光，作为第一组结构光，投射三次横向正弦分布的结构光，作为第二组结构光；假设设定纵向正弦分布的结构光对应的权重为40％，设定横向正弦分布的结构光对应的权重为60％；假设亮度参数为l的情况下，第一组结构光对应的光栅图像的质量参数为A1，第二组结构光对应的光栅图像的质量参数为A2，则亮度参数l对应的加权质量参数为A1*40％+A2*60％。

一个亮度参数对应一个加权质量参数，在得到的各亮度参数对应的加权质量参数中，确定最优质量参数。

或者，如上所述，投影仪可以在每个亮度参数下投射多组编码算法不同的结构光，这种情况下，每组结构光对应的权重不同，这样，一个亮度参数也对应一个加权质量参数，也能够在得到的各亮度参数对应的加权质量参数中，确定最优质量参数。

作为一种实施方式，S103可以包括：基于所述多张光栅图像的质量参数，确定每张光栅图像对应的质量参数变化斜率；其中，一张光栅图像对应的质量参数变化斜率为：该张光栅图像与另一张光栅图像的质量参数差值与亮度参数差值的比值；在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率；确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

光栅图像的质量参数与投影仪的亮度参数之间的关系可以如图3所示，参考图3，该质量参数变化斜率＝光栅图像的质量参数变化值/投影仪的亮度参数变化值。上述一种实施方式中，一组光栅图像对应一份解码数据，根据该一份解码数据得到该组光栅图像的质量参数，这种实施方式中，每次获取到一组光栅图像后，可以计算该组光栅图像相比于上一组光栅图像的质量参数变化斜率，该斜率＝(该组光栅图像的质量参数-上一组光栅图像的质量参数)/(该组光栅图像对应的投影仪亮度参数-上一组光栅图像对应的投影仪亮度参数)。

由图3可知，当光栅图像的质量参数变化斜率为0时，投影仪的亮度参数最优。基于此，该预设斜率条件可以为“绝对值最小”，或者为“位于预设范围内”。该预设范围可以为[-0.05，+0.05]，或者，也可以为[-0.04，+0.04]，等等，该预设范围的具体数值不做限定。

一种情况下，可以由小到大依次设定投影仪的多个亮度参数。举例来说，初始亮度参数可以为一个较小值，这样，投影仪按照所设定的各亮度参数依次投射结构光，也就是逐渐增加亮度参数，直至确定出最优亮度参数。每次的增加值可以为固定值，或者也可以为非固定值，比如，可以先大后小，一种情况下，可以根据预设函数设定每次的增加值。

可以参考图4，增加投影仪的亮度参数；判断增加亮度参数后质量参数变化斜率是否属于预设范围(如[-0.05，+0.05])；如果不属于，则返回执行所述增加投影仪的亮度参数的步骤，直至质量参数变化斜率属于预设范围时，将最后一次增加亮度参数后的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

另一种情况下，也可以由大到小依次设定投影仪的多个亮度参数。举例来说，初始亮度参数也可以为一个较大值，这样，投影仪按照所设定的各亮度参数依次投射结构光，也就是逐渐减少亮度参数，直至确定出最优亮度参数。每次的减少值可以为固定值，或者也可以为非固定值，比如，可以先大后小，一种情况下，可以根据预设函数设定每次的减少值。

可以参考图5，减少投影仪的亮度参数；判断减少亮度参数后、质量参数变化斜率是否属于预设范围(如[-0.05，+0.05])；如果不属于，则返回执行所述减少投影仪的亮度参数的步骤，直至质量参数变化斜率属于预设范围时，将最后一次减少亮度参数后的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

上述一个例子中，如果待测量物体的反射率较高，则设定一个较小的初始亮度参数，并且设定投影仪所允许的亮度参数最大值作为边界亮度参数。这样，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由小到大的顺序依次投射结构光。

一种实施方式中，可以在每次获取到一组光栅图像后，立即确定该组光栅图像的质量参数，计算该组光栅图像相比于上一组光栅图像的质量参数变化斜率；然后再调整投影仪的亮度参数，以获取下一组光栅图像。这种情况下，如果在亮度参数未达到边界亮度参数时，质量参数变化斜率就已经满足预设斜率条件，或者说就已经得到了最优质量参数，则可以不再继续增大亮度参数。

这种实施方式中，一种情况下，如果在亮度参数达到边界亮度参数时，质量参数仍有变优的趋势，也不再继续增大亮度参数，而是将边界亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

或者，另一种实施方式中，也可以在投影仪投射所设定的全部亮度参数、获取全部亮度参数对应的光栅图像后，再确定每组光栅图像的质量参数；然后将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

上述一个例子中，如果待测量物体的反射率较低，则设定一个较大的初始亮度参数，并且设定投影仪所允许的亮度参数最小值作为边界亮度参数。这样，投影仪由初始亮度参数开始，按照亮度参数由大到小的顺序依次投射结构光。

一种实施方式中，S101可以包括：在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数；控制投影仪按照所述当前待投射亮度参数投射结构光；获取相机针对所述结构光采集的光栅图像。

上述一种情况下，在所确定的质量参数变化斜率中，选择预设范围内的质量参数变化斜率，作为目标斜率，确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数；如果在所确定的质量参数变化斜率中，未选择出预设范围内的质量参数变化斜率，则本实施方式中，可以继续在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数。

这种实施方式中，可以在每次获取到一组光栅图像后，立即确定该组光栅图像的质量参数，计算该组光栅图像相比于上一组光栅图像的质量参数变化斜率；如果该斜率不处于预设范围内，则再调整投影仪的亮度参数，以获取下一组光栅图像；如果该斜率已经处于预设范围内，则该斜率为目标斜率，将该斜率对应的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。这种情况下，如果在亮度参数未达到边界亮度参数时，质量参数变化斜率就已经满足预设斜率条件，或者说就已经得到了最优质量参数，则可以不再继续减小亮度参数。

这种实施方式中，一种情况下，如果在亮度参数达到边界亮度参数时，质量参数仍有变优的趋势，也不再继续减小亮度参数，而是将边界亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

或者，另一种实施方式中，也可以在投影仪投射所设定的全部亮度参数、获取全部亮度参数对应的光栅图像后，再确定每组光栅图像的质量参数；然后将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

一般来说，不同材质表面的反射率不同，如果待测量物体表面的反射率较大，则对应的投影仪的投影亮度应该小一些，如果待测量物体表面的反射率较小，则对应的投影仪的投影亮度应该大一些。利用本方案，自动确定出待测量物体对应的投影仪的最优亮度参数后，可以输出该最优亮度参数，并记录该待测量物体与该最优亮度参数的对应关系，这样，后续对同种材质的测量物体进行测量时，投影仪可以根据其对应的最优亮度参数投射结构光。

利用本发明实施例可以分别确定各种待测量物体对应的最优投影仪亮度参数。对于某待测量物体来说，控制投影仪按照其对应的最优亮度参数投射结构光，相机针对该结构光采集的光栅图像质量较高，基于该光栅图像得到的该待测量物体的测量数据准确度更高。

应用本发明图1所示实施例，第一方面，本方案中，设备自动获取光栅图像，自动根据光栅图像确定出投影仪的最优亮度参数，也就是说，利用本方案可以不依据人工经验，自动确定出投影仪的最优亮度参数，进而可以提高测量的自动化水平，节省了人工成本。第二方面，本方案提供了多种确定图像质量参数的方式，比如根据解码数据确定质量参数、根据光栅图像中条纹宽度确定质量参数。第三方面，本方案提供了选择最优质量参数的方式，比如根据质量参数变化斜率选择最优质量参数。第四方面，本方案提供了多种有效设定投影仪亮度参数的方式，比如，根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的各亮度参数，这种方式设定的亮度参数更合理，在这些合理的亮度参数中，能够更有效地确定出最优亮度参数。第五方面，利用本方案确定投影仪的最优亮度参数，不需要改变相机内参，不影响相机成像质量和扫描帧率。

与上述方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种投影亮度确定装置，如图6所示，包括：

获取模块601，用于获取多张光栅图像，所述光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像；

第一确定模块602，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；

第二确定模块603，用于将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

作为一种实施方式，获取模块601具体用于：

获取多组光栅图像；其中，每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化；

第一确定模块602包括：解码子模块和第一确定子模块(图中未示出)，

解码子模块，用于针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；

第一确定子模块，用于基于所述解码数据，确定该组光栅图像的质量参数。

作为一种实施方式，所述第一确定子模块，具体用于：统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律。

作为一种实施方式，第一确定模块602具体用于：针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数。

作为一种实施方式，第一确定模块602包括：第二确定子模块、选择子模块和第三确定子模块(图中未示出)，其中，

第二确定子模块，用于基于所述多张光栅图像的质量参数，确定每张光栅图像对应的质量参数变化斜率；其中，一张光栅图像对应的质量参数变化斜率为：该张光栅图像与另一张光栅图像的质量参数差值与亮度参数差值的比值；

选择子模块，用于在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率；

第三确定子模块，用于确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

作为一种实施方式，所述选择子模块，具体用于：在所确定的质量参数变化斜率中，选择绝对值最小的质量参数变化斜率，作为目标斜率；

或者，在所确定的质量参数变化斜率中，选择预设范围内的质量参数变化斜率，作为目标斜率。

作为一种实施方式，投影仪按照所设定的每个亮度参数投射的结构光分别对应多组光栅图像；第二确定模块603具体用于：

针对所设定的每个亮度参数，确定该亮度参数对应的每组光栅图像的质量参数；对所确定的多个质量参数进行加权处理，得到该亮度参数对应的加权质量参数；将最优的加权质量参数对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

作为一种实施方式，获取模块601具体用于：

通过调整投影仪的电流或者镜头光圈，控制投影仪按照所设定的各亮度参数投射结构光；并控制相机采集所述结构光对应的光栅图像。

作为一种实施方式，获取模块601具体用于：

根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的所述各亮度参数。

作为一种实施方式，获取模块601具体用于：在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数；控制投影仪按照所述当前待投射亮度参数投射结构光；获取相机针对所述结构光采集的光栅图像；若所述选择子模块在所确定的质量参数变化斜率中，未选择出预设范围内的质量参数变化斜率，则继续在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数。

应用本发明图6所示实施例，第一方面，本方案中，设备自动获取光栅图像，自动根据光栅图像确定出投影仪的最优亮度参数，也就是说，利用本方案可以不依据人工经验，自动确定出投影仪的最优亮度参数，进而可以提高测量的自动化水平，节省了人工成本。第二方面，本方案提供了多种确定图像质量参数的方式，比如根据解码数据确定质量参数、根据光栅图像中条纹宽度确定质量参数。第三方面，本方案提供了选择最优质量参数的方式，比如根据质量参数变化斜率选择最优质量参数。第四方面，本方案提供了多种有效设定投影仪亮度参数的方式，比如，根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的各亮度参数，这种方式设定的亮度参数更合理，在这些合理的亮度参数中，能够更有效地确定出最优亮度参数。第五方面，利用本方案确定投影仪的最优亮度参数，不需要改变相机内参，不影响相机成像质量和扫描帧率。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器701和存储器702；

存储器702，用于存放计算机程序；

处理器701，用于执行存储器702上所存放的程序时，实现上述任一种投影亮度确定方法。

该电子设备可以为投影仪或者与投影仪相连接的计算机或者其他电子设备，具体不做限定。

上述电子设备提到的存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本发明实施例还提供了一种三维测量系统，如图8所示，包括：投影仪、相机和处理设备；其中，

所述投影仪，用于按照所设定的各亮度参数依次投射结构光；

所述相机，用于针对所述结构光的投影光栅进行图像采集，得到多张光栅图像；

所述处理设备，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

该处理设备还可以用于实现上述任一种投影亮度确定方法。

作为一种实施方式，如图9(图9中未示出处理设备)所示，该系统中可以包括两台相机，左相机和右相机，这两台相机分别针对结构光采集光栅图像，这样，可以减少遮挡造成的影响。图9中相机与投影仪通过支架相连接。

举例来说，该处理设备可以与投影仪集成设置为同一台设备，或者该处理设备也可以为独立于投影仪的另一台设备，并且该处理设备与投影仪通信连接。该处理设备与投影仪的具体连接关系不做限定。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种投影亮度确定方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例、设备实施例、系统实施例、以及计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影亮度确定方法，其特征在于，包括：

获取多张光栅图像，所述光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像；

确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；

将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数；

所述确定所述多张光栅图像的质量参数，包括：

针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数；或，

针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律；所述获取多张光栅图像，包括：获取多组光栅图像；每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数，包括：

基于所述多张光栅图像的质量参数，确定每张光栅图像对应的质量参数变化斜率；其中，一张光栅图像对应的质量参数变化斜率为：该张光栅图像与另一张光栅图像的质量参数差值与亮度参数差值的比值；

在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率；

确定所述目标斜率对应的光栅图像，并将确定出的光栅图像所对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所确定的质量参数变化斜率中，选择满足预设斜率条件的目标斜率，包括：

在所确定的质量参数变化斜率中，选择绝对值最小的质量参数变化斜率，作为目标斜率；

或者，在所确定的质量参数变化斜率中，选择预设范围内的质量参数变化斜率，作为目标斜率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投影仪按照所设定的每个亮度参数投射的结构光分别对应多组光栅图像；所述将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数，包括：

针对所设定的每个亮度参数，确定该亮度参数对应的每组光栅图像的质量参数；对所确定的多个质量参数进行加权处理，得到该亮度参数对应的加权质量参数；

将最优的加权质量参数对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多张光栅图像，包括：

通过调整投影仪的电流或者镜头光圈，控制投影仪按照所设定的各亮度参数投射结构光；并控制相机采集所述结构光对应的光栅图像。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多张光栅图像，包括：

根据待测量物体的反射率和/或投影仪的硬件性能参数，设定初始亮度参数和边界亮度参数；

在初始亮度参数和边界亮度参数之间，设定投影仪的所述各亮度参数。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取多张光栅图像，包括：

在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数；

控制投影仪按照所述当前待投射亮度参数投射结构光；

获取相机针对所述结构光采集的光栅图像；

所述方法还包括：

若在所确定的质量参数变化斜率中，未选择出预设范围内的质量参数变化斜率，则返回所述在所设定的各亮度参数中，选择当前待投射亮度参数的步骤。

8.一种投影亮度确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多张光栅图像，所述光栅图像为：投影仪依次按照所设定的各亮度参数投射的结构光对应的图像；

第一确定模块，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；

第二确定模块，用于将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数；

所述第一确定模块，具体用于针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数；或，

具体用于针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律；所述获取模块，具体用于获取多组光栅图像；每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种三维测量系统，其特征在于，包括：投影仪、相机和处理设备；

所述投影仪，用于按照所设定的各亮度参数依次投射结构光；

所述相机，用于针对所述结构光的投影光栅进行图像采集，得到多张光栅图像；

所述处理设备，用于确定所述多张光栅图像的质量参数；其中，所述质量参数为表示光栅图像成像质量的参数；将质量参数最优的光栅图像对应的亮度参数确定为投影仪的最优亮度参数，所述确定所述多张光栅图像的质量参数，包括：针对每张光栅图像，根据该光栅图像中的条纹宽度，确定该光栅图像的质量参数；或，

针对每组光栅图像，对该组光栅图像进行解码，得到解码数据；统计所述解码数据中符合分布规律的像素点比例，作为该组光栅图像的质量参数；其中，每种结构光的编码算法分别对应一种分布规律；所述相机，具体用于获取多组光栅图像；每组中各张光栅图像对应的结构光的亮度参数及编码算法相同，每组中各张光栅图像对应的结构光的编码参数按照预设规则发生变化。

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