CN111896032B - 一种单目散斑投射器位置的标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单目散斑投射器位置的标定系统及方法，属于图像处理和计算机视觉技术领域。包括：一个第一设定位置设置的单目散斑投射器、一个图像采集装置和一个标定板；根据第一平面方程及第一散斑投射面图像，获取第一组点的3D坐标值；根据第二平面方程及第二散斑投射面图像，获取第二组点的3D坐标值；根据第一组点的3D坐标值及第二组点的3D坐标值获取第一组点及第二组点之间的多条直线；获取多条直线交汇点的三维坐标；根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置。本发明解决了没有原始散斑图像的情况下不能得到单目散斑投射器中心位置的问题。

Description

一种单目散斑投射器位置的标定系统及方法

技术领域

本发明属于图像处理和计算机视觉技术领域，尤其涉及一种单目散斑投射器位置的标定系统及方法。

背景技术

单目散斑结构光模组深度感知功能的理论前提是图像采集装置和投射器的中心要在水平方向上对齐。获取单目散斑投射器中心的位置，一是能够评估模组的安装偏差，二是为机械对齐或算法校正提供反馈量，三能能够确定基线的准确长度。对于现有大多数包含VCSEL和DOE的单目散斑投射器，原始散斑图像难于获得，因此不能利用上述方法得到单目散斑投射器中心的位置。

发明内容

本本发明的目的是提供一种单目散斑投射器位置的标定系统，以解决现有技术中没有原始散斑图像的情况下不能得到单目散斑投射器中心位置的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单目散斑投射器位置的标定方法，包括：

S101，在一个第一设定位置设置单目散斑投射器和一个图像采集装置。单目散斑投射器具有一个投射方向。单目散斑投射器在投射方向上能够形成一个投射区域。

图像采集装置具有一个图像采集方向。图像采集装置在图像采集方向上具有一个图像采集区域。

投射方向与图像采集方向同向，以使投射区域能够位于图像采集区域内。

S102，在图像采集方向的第一位置上设置一个标定板。标定板具有一个板面。板面朝向单目散斑投射器和图像采集装置设置且与投射方向形成一个第一夹角，以使图像采集区域能够在标定板上形成一个第一采集面。投射区域能够在第一采集面内形成一个第一散斑投射面。

S103，图像采集装置能够在环境光下，采集第一采集面图像且能够在单目散斑投射器投射散斑图像时，采集第一散斑投射面图像。

S104，根据第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程。根据第一平面方程及第一散斑投射面图像，获取第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值。

S105，将标定板从第一位置移动到一个第二位置。板面与投射方向形成一个第二夹角，以使图像采集区域能够在标定板上形成一个第二采集面。投射区域能够在第二采集面内形成一个第二散斑投射面。

S106，图像采集装置能够在环境光下，采集第二采集面图像且能够在单目散斑投射器投射散斑图像时，采集第二散斑投射面图像。

S107，根据第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程。根据第二平面方程及第二散斑投射面图像，获取第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值。

S108，根据第一组点的3D坐标值及第二组点的3D坐标值获取第一组点及第二组点之间的多条直线。

S109，获取多条直线交汇点的三维坐标。

S110，根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，标定板设有一个第一标定板坐标系和一个第二标定板坐标系。

第一标定板坐标系的XOY平面与第一采集面重合，第二标定板坐标系的XOY平面与第二采集面重合。

图像采集装置具有一个图像采集装置坐标系。

进一步地，第一平面方程为：AX + BY + CZ + D = 0。

选取第一标定板坐标系中多个点，根据坐标系转换关系，得到第一标定板坐标系中多个点在图像采集装置坐标系中的三维坐标信息。

图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第一矩阵，计算第一矩阵的一维零空间，得到第一平面方程的4个系数A、B、C和D。

进一步地，第二平面方程为：A'X + B'Y + C'Z + D' = 0。

选取第二标定板坐标系中多个点，根据坐标系转换关系，得到第二标定板坐标系中多个点在图像采集装置坐标系中的三维坐标信息。

图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第二矩阵，计算第二矩阵的一维零空间，得到第二平面方程的4个系数A'、B'、C'和 D'。

进一步地，第一采集面图像中的多个点为第一图像点，第一组点包括若干个第一3D空间点。

第一采集面图像中第i个第一图像点的图像坐标为(x _i ,y _i )，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x _i ,y _i )转化为归一化图像坐标(x _ni ,y _ni )。将(x _ni ,y _ni )对第一3D空间点的约束方程和第一平面方程联立，得到第一方程组：

公式1

求解第一方程组，可得到第i个第一图像点对应的第i个第一3D空间点的坐标(X _i , Y _i ,Z _i ) ^T。

进一步地，第二采集面图像中的多个点为第二图像点，第二组点包括若干个第二3D空间点。

第二采集面图像中第i个第二图像点的图像坐标为(x' _i ,y' _i )，通过图像采集装置的内参数矩阵将 (x' _i ,y' _i )转化为归一化图像坐标(x' _ni ,y' _ni )，将(x' _ni ,y' _ni )对第二3D空间点的约束方程和第二平面方程联立，得到第二方程组：

公式2

求解第二方程组，可得到第i个第二图像点对应的第i个第二3D空间点的坐标(X' _i ,Y' _i ,Z' _i )^T。

进一步地，第i条3D空间直线可表示为:

公式3

其中，p_i代表第i个第一3D空间点的坐标，v_i代表直线的方向向量。

进一步地，通过牛顿迭代法优化目标函数

。

其中，e代表交汇点的坐标(Xe, Y _e , Z _e )^T，当

的值最小时，得到e的 解。

一种单目散斑投射器位置的标定系统，包括：

一个单目散斑投射器，其具有一个投射方向，单目散斑投射器在投射方向上能够形成一个投射区域。

一个图像采集装置，其具有一个图像采集方向。图像采集装置在图像采集方向上具有一个图像采集区域。投射方向与图像采集方向同向，以使投射区域能够位于图像采集区域内。

一个标定板，其设于图像采集方向的第一位置上。标定板具有一个板面。板面朝向单目散斑投射器和图像采集装置设置且与投射方向形成一个第一夹角，以使图像采集区域能够在标定板上形成一个第一采集面。投射区域能够在第一采集面内形成一个第一散斑投射面。

图像采集装置能够在环境光下，采集第一采集面图像且能够在单目散斑投射器投射散斑图像时，采集第一散斑投射面图像。

根据第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程。根据第一平面方程及第一散斑投射面图像，获取第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值。

标定板从第一位置移动到一个第二位置。板面与投射方向形成一个第二夹角，以使图像采集区域能够在标定板上形成一个第二采集面。投射区域能够在第二采集面内形成一个第二散斑投射面。

图像采集装置能够在环境光下，采集第二采集面图像且能够在单目散斑投射器投射散斑图像时，采集第二散斑投射面图像。

根据第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程。根据第二平面方程及第二散斑投射面图像，获取第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值。

根据第一组点的3D坐标值及第二组点的3D坐标值获取第一组点及第二组点之间的多条直线。获取多条直线交汇点的三维坐标。根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置。

本发明具有如下优点：

本发明中的单目散斑投射器位置的标定系统，通过一个单目散斑投射器、一个图像采集装置和一个标定板，根据第一平面方程和第一散斑投射面图像获取第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值。根据第二平面方程和第二散斑投射面图像获取第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值。

根据第一组点的3D坐标值及第二组点的3D坐标值获取第一组点及第二组点之间的多条直线。获取多条直线交汇点的三维坐标。根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置。本发明仅需一张标定板就可以确定单目散斑投射器中心的位置，无需知道原始散斑图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为单目散斑投射器位置标定方法的流程示意图。

图2为单目散斑投射器位置标定系统的组成示意图。

图3为单目散斑投射器中心的位置示意图。

图4为第一散斑投射面中多个点与第二散斑投射面中多个点的对应关系图。

标号说明

单目散斑投射器10，投射方向A，第一设定位置101，投射区域102，图像采集装置20，图像采集方向B，图像采集区域201，标定板30，第一位置301，第二位置302，板面303，第一夹角304，第二夹角305，第一采集面40，第一散斑投射面图像401，第一散斑投射面402，第一组点403，A1点4031，A2点4032，A3点4033，第二采集面50，第二散斑投射面图像501，第二散斑投射面502，第二组点503，B1点5031，B2点5032，B3点5033，单目散斑投射器位置60。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明实施方式提供了一种单目散斑投射器位置60的标定方法。包括：一个单目散斑投射器10、一个图像采集装置20和标定板30。

S101，在第一设定位置设置一个单目散斑投射器和一个图像采集装置。

本步骤中，在第一设定位置101设置一个单目散斑投射器10和一个图像采集装置20。

单目散斑投射器10具有一个投射方向A。单目散斑投射器10在投射方向A上能够形成一个投射区域102。

图像采集装置20具有一个图像采集方向B。图像采集装置20在图像采集方向B上具有一个图像采集区域201。

投射方向A与图像采集方向B同向，以使投射区域102能够位于图像采集区域201内。

S102，在第一位置上设置标定板。

本步骤中，在第一位置301上设置标定板30。标定板30具有一个板面303。板面303朝向单目散斑投射器10和图像采集装置20设置且与投射方向A形成一个第一夹角304，以使图像采集区域201能够在标定板30上形成一个第一采集面40。投射区域102能够在第一采集面40内形成一个第一散斑投射面402。通过单目散斑投射器10将散斑结构光投射到一幅已知的位置的第一采集面40上。

S103，采集第一采集面图像，采集第一散斑投射面图像。

本步骤中，采集第一采集面图像，采集第一散斑投射面图像。图像采集装置20能够在环境光下，此时单目散斑投射器10处于关闭状态，图像采集装置20采集第一采集面图像，图像采集装置20能够在单目散斑投射器10投射散斑图像时，采集第一散斑投射面图像401。

S104，获取第一平面方程，根据第一平面方程及第一散斑投射面图像得到第一组点的3D坐标值。

本步骤中，获取第一平面方程，根据第一平面方程及第一散斑投射面图像得到第一组点的3D坐标值。根据第一采集面图像中多个点（例如图中的A1点4031、A2点4032及A3点4033）的三维坐标信息获取一个第一平面方程。第一平面方程为：AX + BY + CZ + D = 0。根据第一平面方程及第一散斑投射面图像401，获取第一散斑投射面上一个第一组点403的3D坐标值。

通过张正友标定法得到从标定板坐标系到图像采集装置坐标系的旋转矩阵Rc和平移向量tc，张正友标定法利用棋盘格标定板30，在得到一张标定板30的图像之后，利用相应的图像检测算法得到每一个角点的像素坐标（u,v）。

张正友标定法将世界坐标系固定于棋盘格上，棋盘格上任一点的物理坐标W=0，由于标定板30的世界坐标系是人为事先定义好的，标定板30每一个格子的大小是已知的，我们可以计算得到每一个角点在世界坐标系下的物理坐标（U,V,W=0）。

通过每一个角点的像素坐标（u,v）和每一个角点在世界坐标系下的物理坐标（U,V,W=0），来进行图像采集装置20的外参数标定，获得图像采集装置20相对于标定板的旋转矩阵Rc和平移向量t_c。旋转矩阵Rc是在乘以一个向量的时候有改变向量的方向但不改变大小的效果并保持了手性的矩阵。

第一平面方程为：AX + BY + CZ + D = 0。平面方程是指空间中所有处于同一平面的点所满足的方程。选取第一标定板坐标系中多个点，根据坐标系转换关系，得到第一标定板坐标系中多个点在图像采集装置坐标系中的三维坐标信息。

图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第一矩阵，计算第一矩阵的一维零空间。

选取第一标定板坐标系XOY平面上任意3个不共线的点，优选的，如A1点4031的坐标值是(0, 0, 0)T，A2点4032的坐标值是(1, 0, 0)T，A3点4033的坐标值是(0, 1, 0)T。根据坐标系转换关系，能够得到这3个点在图像采集装置坐标系中的坐标，分别为：(t1, t2,t3)T，(r11+t1, r21+t2, r31+t3)T，(r12+t1, r22+t2, r32+t3)T。

其中，t1, t2, t3代表平移向量tc的3个分量，r11, r21, r31代表旋转矩阵Rc的第一列的3个分量，r12, r22, r32为旋转矩阵Rc的第2列的3个分量。将(t1, t2, t3)T，(r11+t1, r21+t2, r31+t3)T，(r12+t1, r22+t2, r32+t3)T这3个坐标值组合成形成一个第一矩阵：

通过计算上述第一矩阵的一维零空间，即可得到第一标定平面方程，AX + BY +CZ + D = 0的四个系数A、B、C和D。

S105，将标定板从第一位置移动到一个第二位置。

本步骤中，将标定板30从第一位置301移动到一个第二位置302。板面303与投射方向A形成一个第二夹角305，第一夹角304与第二夹角305不相同，以使图像采集区域201能够在标定板30上形成一个第二采集面50。投射区域102能够在第二采集面50内形成一个第二散斑投射面502。单目散斑投射器10将散斑结构光投射到一幅已知的位置的第二采集面50上。

S106，采集第二采集面图像，采集第一散斑投射面图像。

本步骤中，采集第二采集面图像，采集第一散斑投射面图像。图像采集装置20能够在环境光下，此时单目散斑投射器10处于关闭状态，采集第二采集面图像，图像采集装置20能够在单目散斑投射器10投射散斑图像时，采集第二散斑投射面图像501。

S107，获取第二平面方程，根据第二平面方程及第二散斑投射面图像得到第二组点的3D坐标值。

本步骤中，获取第二平面方程，根据第二平面方程及第二散斑投射面图像得到第二组点的3D坐标值。根据第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程。第二平面方程为：A'X + B'Y + C'Z + D' = 0。根据第二平面方程及第二散斑投射面图像501，获取第二散斑投射面上一个第二组点503的3D坐标值。

重复上述得到第一标定平面方程的步骤。选取第二标定板坐标系XOY平面上任意3个不共线的点，优选的，如B1点5031的坐标值是(0, 0, 0)T，B2点5032的坐标值是(1, 0,0)T，B3点5033的坐标值是(0, 1, 0)T。

根据坐标系转换关系，得到第二标定板坐标系中多个点在图像采集装置坐标系中的三维坐标信息。图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第二矩阵，计算第二矩阵的一维零空间，得到第二平面方程的4个系数A'、B'、C'和 D'。

S108，获取第一组点和第二组点之间的多条直线。

本步骤中，获取第一组点和第二组点之间的多条直线。根据第一组点403的3D坐标值及第二组点503的3D坐标值获取第一组点403及第二组点503之间的多条直线。

采用基于Block Match（块匹配）或Patch Match（补丁匹配）的窗口匹配法配合升采样技术获得亚像素匹配点。也可以先提取第一采集面图像和第二采集面图像中若干个光斑中心的亚像素位置，然后在第一采集面图像和第二采集面图像之间进行光斑点匹配。得到第一散斑投射面图像401中多个点和对应的第二散斑投射面图像501中多个同名点。

块匹配是图像去噪，运动估计中常用的一种方法，通过将一幅图像中的查询块与另一幅图像中的若干个图像块进行匹配，从这些图像块中找出距离查询块距离最近的 K一个图像块，并将这个图像块的中心点作为查询块中心点的匹配点。

Patch Match中的“patch”指的就是图片的一个小区域，这个区域的形状可以不是方形。Patch Match顾名思义也就是对两张图片的对应Patch 完成匹配。

第一采集面图像中的多个点为第一图像点，第一组点包括若干个第一3D空间点。

第一采集面图像中第i个第一图像点的图像坐标为(x _i ,y _i )，通过图像采集装置20的内参数矩阵将(x _i ,y _i )转化为归一化图像坐标(x _ni ,y _ni )。将(x _ni ,y _ni )对第一3D空间点的约束方程和第一平面方程联立，得到第一方程组：

公式1

求解第一方程组，可得到第i个第一图像点对应的第i个第一3D空间点的坐标(X _i , Y _i ,Z _i ) ^T。第二采集面图像中的多个点为第二图像点，第二组点包括若干个第二3D空间点。

第二采集面图像中第i个第二图像点的图像坐标为(x' _i ,y' _i )，通过图像采集装置的内参数矩阵将 (x' _i ,y' _i )转化为归一化图像坐标(x' _ni ,y' _ni )，将(x' _ni ,y' _ni )对第二3D空间点的约束方程和第二平面方程联立，得到第二方程组：

公式2

求解第二方程组，可得到第i个第二图像点对应的第i个第二3D空间点的坐标(X' _i ,Y' _i ,Z' _i )^T。

如图2-4所示，第i条3D空间直线可表示为:

公式3

其中，p_i代表第i个第一3D空间点的坐标，v_i代表直线的方向向量。

S109，获取多条直线交汇点的三维坐标。

本步骤中，获取多条直线交汇点的三维坐标。获取多条直线交汇点的三维坐标。通 过牛顿迭代法优化目标函数

。牛顿迭代法是求解无约束最优化问题的 重要方法之一。

其中，e代表交汇点的坐标(X _e , Y _e , Z _e )^T，当

的值最小时，得到e的 解。

S110，标定单目散斑投射器位置。

本步骤中，标定单目散斑投射器位置。根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置60。

如图2-3所示，标定板30设有一个第一标定板坐标系和一个第二标定板坐标系。第一标定板坐标系的XOY平面与第一采集面40重合，第二标定板坐标系的XOY平面与第二采集面50重合。图像采集装置20具有一个图像采集装置坐标系。

如图1-2所示，第二平面方程为：A'X + B'Y + C'Z + D' = 0。转动标定板30使标定板30从第一位置301转动到第二位置，重复上述得到第一标定平面方程的步骤。得到第二平面方程的4个系数A'、B'、C'和 D'。

一个单目散斑投射器10，其具有一个投射方向A，单目散斑投射器10在投射方向A上能够形成一个投射区域102。

一个图像采集装置20，其具有一个图像采集方向B。图像采集装置20在图像采集方向B上具有一个图像采集区域201。投射方向A与图像采集方向B同向，以使投射区域102能够位于图像采集区域201内。

一个标定板30，其设于图像采集方向B的第一位置301上。标定板30具有一个板面303。板面303朝向单目散斑投射器10和图像采集装置20设置且与投射方向A形成一个第一夹角304，以使图像采集区域201能够在标定板30上形成一个第一采集面40。投射区域102能够在第一采集面40内形成一个第一散斑投射面402。

图像采集装置20能够在环境光下，采集第一采集面图像且能够在单目散斑投射器10投射散斑图像时，采集第一散斑投射面图像401。

根据第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程。根据第一平面方程及第一散斑投射面图像401，获取第一散斑投射面上一个第一组点403的3D坐标值。

标定板30从第一位置301移动到一个第二位置302。板面303与投射方向A形成一个第二夹角305，以使图像采集区域201能够在标定板30上形成一个第二采集面50。投射区域102能够在第二采集面50内形成一个第二散斑投射面502。

图像采集装置20能够在环境光下，采集第二采集面图像且能够在单目散斑投射器10投射散斑图像时，采集第二散斑投射面图像501。

根据第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程。根据第二平面方程及第二散斑投射面图像501，获取第二散斑投射面上一个第二组点503的3D坐标值。

根据第一组点403的3D坐标值及第二组点503的3D坐标值获取第一组点403及第二组点503之间的多条直线。获取多条直线交汇点的三维坐标。根据交汇点的三维坐标标定单目散斑投射器位置60。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种单目散斑投射器位置的标定方法，其特征是，包括：

S101，在一个第一设定位置设置所述单目散斑投射器和一个图像采集装置；所述单目散斑投射器具有一个投射方向；所述单目散斑投射器在所述投射方向上能够形成一个投射区域；

所述图像采集装置具有一个图像采集方向；所述图像采集装置在所述图像采集方向上具有一个图像采集区域；

所述投射方向与所述图像采集方向同向，以使所述投射区域能够位于所述图像采集区域内；

S102，在所述图像采集方向的第一位置上设置一个标定板；所述标定板具有一个板面；所述板面朝向所述单目散斑投射器和所述图像采集装置设置且与所述投射方向形成一个第一夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第一采集面；所述投射区域能够在所述第一采集面内形成一个第一散斑投射面；

S103，所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第一采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第一散斑投射面图像；

S104，根据所述第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程；根据所述第一平面方程及所述第一散斑投射面图像，获取所述第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值；

S105，将所述标定板从所述第一位置移动到一个第二位置；所述板面与所述投射方向形成一个第二夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第二采集面；所述投射区域能够在所述第二采集面内形成一个第二散斑投射面；

S106，所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第二采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第二散斑投射面图像；

S107，根据所述第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程；根据所述第二平面方程及所述第二散斑投射面图像，获取所述第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值；

S108，根据所述第一组点的3D坐标值及所述第二组点的3D坐标值获取所述第一组点及所述第二组点之间的多条直线；

S109，获取所述多条直线交汇点的三维坐标；

S110，根据所述交汇点的三维坐标标定所述单目散斑投射器位置；

所述第二采集面图像中的多个点为第二图像点，所述第二组点包括若干个第二3D空间点；

所述第二采集面图像中第i个第二图像点的图像坐标为(x'_i,y'_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x'_i,y'_i)转化为归一化图像坐标(x'_ni,y'_ni)，将(x'_ni,y'_ni)对第二3D空间点的约束方程和第二平面方程联立，得到第二方程组：其中，A'、B'、C'和D'为第二平面方程的4个系数；

求解所述第二方程组，可得到第i个第二图像点对应的第i个第二3D空间点的坐标(X'_i,Y'_i,Z'_i)^T；；

所述第一采集面图像中的多个点为第一图像点，所述第一组点包括若干个第一3D空间点；

所述第一采集面图像中第i个第一图像点的图像坐标为(x_i,y_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x_i,y_i)转化为归一化图像坐标(x_ni,y_ni)；将(x_ni,y_ni)对第一3D空间点的约束方程和第一平面方程联立，得到第一方程组：

其中，A、B、C和D为第一平面方程的4个系数；

求解所述第一方程组，可得到第i个第一图像点对应的第i个第一3D空间点的坐标(X_i,Y_i,Z_i)^T；

第i条直线可表示为:

其中，p_i代表第i个第一3D空间点的坐标，v_i代表直线的方向向量；

通过牛顿迭代法优化目标函数

其中，e代表交汇点的坐标(Xe,Y_e,Z_e)^T，当

的值最小时，得到e的解。

2.如权利要求1所述的单目散斑投射器位置的标定方法，其特征是，设置一个第一标定板坐标系的XOY平面和一个第二标定板坐标系；

所述第一标定板坐标系的XOY平面与所述第一采集面重合，所述第二标定板坐标系与所述第二采集面重合；

所述图像采集装置具有一个图像采集装置坐标系。

3.如权利要求2所述的单目散斑投射器位置的标定方法，其特征是，所述第一平面方程为：AX+BY+CZ+D＝0；

选取所述第一标定板坐标系中多个点，根据坐标系转换关系，得到所述第一标定板坐标系中多个点在所述图像采集装置坐标系中的三维坐标信息；

所述图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第一矩阵，计算所述第一矩阵的一维零空间，得到第一平面方程的4个系数A、B、C和D。

4.如权利要求2所述的单目散斑投射器位置的标定方法，其特征是，所述第二平面方程为：A'X+B'Y+C'Z+D'＝0；

选取所述第二标定板坐标系中多个点，根据坐标系转换关系，得到所述第二标定板坐标系中多个点在所述图像采集装置坐标系中的三维坐标信息；

所述图像采集装置坐标系中的三维坐标信息组合成形成一个第二矩阵，计算所述第二矩阵的一维零空间，得到第二平面方程的4个系数A'、B'、C'和D'。

5.一种单目散斑投射器位置的标定系统，其特征是，包括：

一个单目散斑投射器，其具有一个投射方向，所述单目散斑投射器在所述投射方向上能够形成一个投射区域；

一个图像采集装置，其具有一个图像采集方向；所述图像采集装置在所述图像采集方向上具有一个图像采集区域；所述投射方向与所述图像采集方向同向，以使所述投射区域能够位于所述图像采集区域内；

一个标定板，其设于所述图像采集方向的第一位置上；所述标定板具有一个板面；所述板面朝向所述单目散斑投射器和所述图像采集装置设置且与所述投射方向形成一个第一夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第一采集面；所述投射区域能够在所述第一采集面内形成一个第一散斑投射面；

所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第一采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第一散斑投射面图像；

根据所述第一采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第一平面方程；根据所述第一平面方程及所述第一散斑投射面图像，获取所述第一散斑投射面上一个第一组点的3D坐标值；

所述标定板从所述第一位置移动到一个第二位置；所述板面与所述投射方向形成一个第二夹角，以使所述图像采集区域能够在所述标定板上形成一个第二采集面；所述投射区域能够在所述第二采集面内形成一个第二散斑投射面；

所述图像采集装置能够在环境光下，采集所述第二采集面图像且能够在所述单目散斑投射器投射散斑图像时，采集所述第二散斑投射面图像；

根据所述第二采集面图像中多个点的三维坐标信息获取一个第二平面方程；根据所述第二平面方程及所述第二散斑投射面图像，获取所述第二散斑投射面上一个第二组点的3D坐标值；

根据所述第一组点的3D坐标值及所述第二组点的3D坐标值获取所述第一组点及所述第二组点之间的多条直线；获取所述多条直线交汇点的三维坐标；根据所述交汇点的三维坐标标定所述单目散斑投射器位置；

所述第二采集面图像中的多个点为第二图像点，所述第二组点包括若干个第二3D空间点；

所述第二采集面图像中第i个第二图像点的图像坐标为(x'_i,y'_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x'_i,y'_i)转化为归一化图像坐标(x'_ni,y'_ni)，将(x'_ni,y'_ni)对第二3D空间点的约束方程和第二平面方程联立，得到第二方程组：其中，A'、B'、C'和D'为第二平面方程的4个系数；

求解所述第二方程组，可得到第i个第二图像点对应的第i个第二3D空间点的坐标(X'_i,Y'_i,Z'_i)^T；

所述第一采集面图像中的多个点为第一图像点，所述第一组点包括若干个第一3D空间点；

所述第一采集面图像中第i个第一图像点的图像坐标为(x_i,y_i)，通过图像采集装置的内参数矩阵将(x_i,y_i)转化为归一化图像坐标(x_ni,y_ni)；将(x_ni,y_ni)对第一3D空间点的约束方程和第一平面方程联立，得到第一方程组：其中，A、B、C和D为第一平面方程的4个系数；

求解所述第一方程组，可得到第i个第一图像点对应的第i个第一3D空间点的坐标(X_i,Y_i,Z_i)^T；

所述第i条直线可表示为:

其中，pi代表第i个第一3D空间点的坐标，vi代表直线的方向向量；

通过牛顿迭代法优化目标函数

其中，e代表交汇点的坐标(Xe,Y_e,Z_e)^T，当

的值最小时，得到e的解。

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