CN211348962U - 光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统，涉及光学领域。该装置包括：安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件，光源、准直镜组件和衍射光学器件均设置于安装基体上，且准直镜组件和衍射光学器件沿光源的出光方向依次设置，准直镜组件用于准直光源出射的光束，衍射光学器件内设置有衍射图形，衍射图形用于限定光束通过衍射图形后所形成的标定图案。从而，光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率。

Description

光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统

技术领域

本申请涉及光学领域中的计算机视觉技术，特别涉及光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统。

背景技术

在大面积无人零售场景下，由于深度相机的视场角或像素分辨率有限，经常需要部署多个相机进行跨区块的人体跟踪，而多个相机之间则需要进行外参标定来确认相机相互间的位置和姿态等关系，相机的外参标定是指对相机安装位置和姿态参数进行标定。多相机的外参标定是个繁琐的重复性工作，如果有相机替换、相机被触碰或其他原因导致多个相机之间的位置产生偏移，则所有标定工作需要重做，才能确保人体跟踪的精度。

现有技术中，多相机之间进行外参标定的过程是：由人工依次在地面上移动标定板，标定板的图案是二维码阵列，所部署的所有相机在同一时刻拍摄标定板的图案，每移动一次标定板，所有相机拍摄一次，直到标定板对场地面积全面覆盖，接着由标定算法根据所有相机所拍摄的图案进行外参标定，具体是先解码所有图案的二维码特征信息，根据解码后的二维码特征信息通过三角化原理估计出各个相机之间的外参。

上述方式中，在标定图案获取过程中，需要确保人工移动标定板时对场地面积全面覆盖，耗时长，且有遗漏区块时需要补录数据，效率不高。

实用新型内容

本申请提供一种光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统，可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，节约人工，提高获取标定图案的效率。

第一方面，本申请提供一种光学投影装置，包括安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件，所述光源、所述准直镜组件和所述衍射光学器件均设置于所述安装基体上，且所述准直镜组件和所述衍射光学器件沿所述光源的出光方向依次设置；

所述准直镜组件用于准直所述光源出射的光束；

所述衍射光学器件内设置有衍射图形，所述衍射图形用于限定所述光束通过所述衍射图形后所形成的标定图案。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件组成光学投影装置，光源、准直镜组件和衍射光学器件均设置于安装基体上，且准直镜组件和衍射光学器件沿光源的出光方向依次设置，衍射光学器件内设置有衍射图形，衍射图形用于限定光束通过衍射图形后所形成的标定图案。光源出射的光经准直镜组件准直后，入射到衍射光学器件，入射光束通过衍射光学器件内设置的衍射图形形成标定图案投射在地面上。从而，光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率。

可选的，所述光源的出光方向与所述待投影地面相互垂直。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过设置光源的出光方向与待投影地面相互垂直，从而可垂直投影出标定图案，标定图案不会由于投影角度发生变形。

可选的，所述标定图案具有衔接部。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过设置标定图案具有衔接部，在光学投影装置为多个时，每个光学投影装置投影出的标定图案可以通过衔接部彼此衔接，从而覆盖整个待投影地面，便于多个光学投影装置投射出的标定图案覆盖整个待投影地面。

可选的，所述准直镜组件包括沿出光方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜之间的第一间距小于所述第二透镜和所述第三透镜之间的第二间距。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过设置第一透镜和第二透镜之间的第一间距小于第二透镜和第三透镜之间的第二间距，准直镜组件的准直效果较好。

可选的，所述第二透镜的折射率大于所述第一透镜的折射率，所述第三透镜的折射率小于所述第一透镜的折射率。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过设置第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率，第三透镜的折射率小于第一透镜的折射率，光源射出的光经过第一透镜的第一出射角小于光经过第二透镜后的第二出射角，光经过第三透镜后的第三出射角小于光源射出的光经过第一透镜后的第一出射角，从而准直镜组件可将光源射出的光收束准直后入射衍射光学器件的微结构光栅面，进而提升整个光学投影装置的光效率和衍射光学器件的衍射效率。

可选的，所述衍射光学器件具有用于形成所述衍射图形的微结构光栅。

上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。

第二方面，本申请提供一种相机标定系统，包括至少两个如第一方面及第一方面的各可能的实施方式中任一所述的光学投影装置，且所述光学投影装置所投射出的所述标定图案相互衔接。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：相机标定系统包括至少一个光学投影装置，光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率，便于对多相机进行外参标定。

可选的，所述光学投影装置为至少两个，且所述光学投影装置所投射出的所述标定图案相互衔接。

可选的，所有所述光学投影装置所投射出的所述标定图案共同覆盖所述待投影地面。

可选的，所有所述光学投影装置所投射出的所述标定图案具有相同的大小。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过每个光学投影装置所投射出的所述标定图案大小相同，有利于对相机外参进行标定。

可选的，至少两个所述光学投影装置在所述待投影地面的上空均匀且间隔排布。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过至少两个光学投影装置在待投影地面的上空均匀且间隔排布，从而可保证每个光学投影装置所投射出的标定图案不会有重叠的部分，便于相机拍摄标定图案。

可选的，相机标定系统还包括控制器，所述控制器与每个所述光学投影装置电连接，所述控制器用于控制每个所述光学投影装置的投射状态。

上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过控制器控制每个光学投影装置的投射状态，非常便捷，在场地面积较大时，方便对相机外参进行标定。

上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。

第三方面，本申请提供一种机器视觉系统，包括待标定光学摄像装置和第二方面及第二方面的各可能的实施方式中任一所述的相机标定系统，所述相机标定系统用于标定所述待标定光学摄像装置的外部参数。

可选的，所述光学摄像装置包括深度相机。

上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1为本申请的一种应用场景示意图；

图2为本申请提供的一种光学投影装置的结构示意图；

图3为一种光学投影装置安装示意图；

图4为本申请提供的一种光学投影装置中光束的出射路径示意图；

图5为本申请提供的一种准直镜组件的结构示意图；

图6为本申请提供的一种光通过准直镜组件后入射到衍射光学器件的示意图；

图7为本申请提供的一种光通过准直镜组件后入射到衍射光学器件的示意图；

图8为标定图案为棋盘格的一种示意图；

图9为标定图案为二维码的一种示意图；

图10为标定图案的衔接部为正方形时多个标定图案彼此衔接的示意图；

图11为标定图案的衔接部为三角形时多个标定图案彼此衔接的示意图；

图12为光波透过一种微结构光栅的示意图；

图13为光波透过另一种微结构光栅的示意图；

图14为本申请提供的一种相机标定系统的示意图；

图15为图14所示的相机标定系统中每个光学投影装置所投射出的标定图案的衔接示意图；

图16为两个光学投影装置的安装排布示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明，本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或方案不应被解释为比其它实施例或方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

相关技术中，通过人工依次在地面上移动标定板，标定板的图案通常是二维码阵列，所部署的所有相机在同一时刻拍摄标定板的图案，每移动一次标定板，所有相机拍摄一次，直到标定板对场地面积全面覆盖，最后将所有相机录制的图案作为多相机之间进行外参标定所需的标定图案。但是，人工的方式需要确保人工移动标定板时对场地面积全面覆盖，耗时长且有遗漏区块时需要补录数据，效率不高。为解决这一问题，本申请提供一种光学投影装置、相机标定系统及机器视觉系统，由安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件组成，光源、准直镜组件和衍射光学器件均设置于安装基体上，且准直镜组件和衍射光学器件沿光源的出光方向依次设置，衍射光学器件内设置有衍射图形，衍射图形用于限定光束通过衍射图形后所形成的标定图案。光源出射的光经准直镜组件准直后，入射到衍射光学器件，入射光束通过衍射光学器件内设置的衍射图形形成标定图案投射在地面上。从而，光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率。下面结合附图详细说明本申请的技术方案。

图1为本申请的一种应用场景示意图，如图1所示，在实际应用中，根据实际场地面积和光学投影装置所投射出的标定图案的大小确定所需光学投影装置的数量，按照实际所需的光学投影装置的数量将本申请提供的光学投影装置1安装在场地上空的天花板上，光学投影装置的数量为至少两个，图1中仅示出了3个光学投影装置1，每个光学投影装置1在地面可以投影出相同的标定图案2，标定图案可以为二维码或棋盘格，图1中以棋盘格为例，标定图案2例如图1中所示的方形散斑图形，通过在安装时设置天花板上每个光学投影装置的位置，使得每个光学投影装置投影出的标定图案能够衔接覆盖整个场地地面3，这些标定图案作为一个个标记识别物，供多相机之间进行外参标定。

图2为本申请提供的一种光学投影装置的结构示意图，如图2所示，本实施例的光学投影装置包括安装基体、光源11、准直镜组件12和衍射光学器件(Diffractive OpticalElements，DOE)13，其中的安装基体图2中未示出，光源11、准直镜组件12和衍射光学器件13均设置于安装基体上，且准直镜组件12和衍射光学器件13沿光源11的出光方向依次设置。本申请提供的光学投影装置可以在待投影地面上投影出标定图案，标定图案例如为二维码，如图2中所示光学投影装置可以在待投影地面上投影出二维码图案，该二维码图案为一个标定图案。

其中，光源11、准直镜组件12和衍射光学器件13均设置于安装基体上，具体可以是将由光源11、准直镜组件12和衍射光学器件13组成的装置设置在安装基体上，具体的设置方式本申请不做限制，该安装基体用于将光学投影装置安装在所需安装的地方，例如安装在天花板上，图3为一种光学投影装置安装示意图，如图3所示，将本申请提供的光学投影装置通过安装基体安装在天花板10上，在具体安装时，该安装基体相对于待投影地面具有间距，且光源的出光方向朝向待投影地面，该间距(图3中所示的离地距离)可按照具体的场地面积设置，该间距与光学投影装置所投射出的标定图案的大小在一定范围内成正比，即就是间距越大，光学投影装置所投射出的标定图案越大，间距越小，光学投影装置所投射出的标定图案越小。

图4为本申请提供的一种光学投影装置中光束的出射路径示意图，如图4所示，准直镜组件12用于准直光源11出射的光束，衍射光学器件13内设置有衍射图形，衍射图形用于限定经准直镜组件12准直出射的光束通过衍射图形后所形成的标定图案，以使该光束在待投影地面上投射出标定图案。

在一种可实施的方式中，光源的出光方向与待投影地面相互垂直，从而可垂直投影出标定图案，标定图案不会由于投影角度发生变形，例如，若标定图案的外轮廓为正方形，则可投影出外轮廓为正方形的标定图案。

具体来说，在本实施例中，光源11用于射出光束，在一种可实施的方式中，光源11可以是垂直腔面发射激光器阵列(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，垂直腔面发射激光器阵列可以提供激光光源，激光发光波端小，一般半峰全宽≤5nm，非常适合作为衍射光学的来源选择。本申请中由于零售店的深度相机采用红绿蓝(red、green、blue，RGB)双目相机，故垂直腔面发射激光器阵列的波长的选择可以在670nm～700nm区间。该区间属于可见光，RGB双目相机及人眼皆可观察到，且该区间的垂直腔面发射激光器阵列的良率较高。

在本实施例中，准直镜组件12用于准直光源11出射的光束，在一种可实施的方式中，图5为本申请提供的一种准直镜组件的结构示意图，如图5所示，准直镜组件12包括沿出光方向依次设置的第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123。

可选的，第一透镜121和第二透镜122可以为月牙形或弧形。可选的，第三透镜123的进光面是凹面，出光面是凸面，通过设置第三透镜123的进光面是凹面，出光面是凸面，有利于光束的准直，准直效果较好。第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123的材料可以为非球面光学塑料。

在一种可实施的方式中，第一透镜121和第二透镜122之间的第一间距小于第二透镜122和第三透镜123之间的第二间距，当第一透镜121和第二透镜122之间的第一间距小于第二透镜122和第三透镜123之间的第二间距时，准直镜组件12的准直效果较好。

可选的，所述第二透镜122的折射率大于所述第一透镜121的折射率，所述第三透镜123的折射率小于所述第一透镜121的折射率，且小于所述第二透镜122的折射率。如图5中所示，由于第二透镜122的折射率大于第一透镜121的折射率，光源11射出的光经过第一透镜121后的第一出射角小于光经过第二透镜122后的第二出射角，由于第三透镜123的折射率小于第一透镜121的折射率，光经过第三透镜123后的第三出射角小于光源11射出的光经过第一透镜121后的第一出射角，从而准直镜组件12可将光源11射出的光收束准直后入射衍射光学器件13的微结构光栅面，进而提升整个光学投影装置的光效率和衍射光学器件13的衍射效率。

具体来说，准直镜组件12用于将光源11射出的光收束准直，使得入射光以小于预设阈值的入射角入射衍射光学器件13的微结构光栅面。在一种可实施的方式中，经过准直镜组件的光束照射在衍射光学器件的入射角小于或等于4°，可使得光源11射出的光通过准直镜组件12收束准直后近似垂直入射到衍射光学器件13，从而可提升本申请提供的光学投影装置的光效率及衍射光学器件13的衍射效率。

以光源1为垂直腔面发射激光器阵列为例，图5也示出了一种光通过准直镜组件后入射到衍射光学器件的过程，图6为本申请提供的一种光通过准直镜组件后入射到衍射光学器件的示意图，图7为本申请提供的一种光通过准直镜组件后入射到衍射光学器件的示意图，图5-图7分别为垂直腔面发射激光器阵列上不同发光腔面射出的出射光，出射光的夹角不同，经过本申请提供的3片式准直镜组件，入射角不大于4°，近似垂直入射到衍射光学器件13，从而可提升本申请提供的光学投影装置的光效率及衍射光学器件13的衍射效率。

具体来说，衍射光学器件13内设置有衍射图形，衍射图形用于限定经准直镜组件12准直出射的光束通过衍射图形后所形成的标定图案。该标定图案可以是预设的图形，预设的图形例如为二维码阵列或棋盘格。图8为标定图案为棋盘格的一种示意图，图9为标定图案为二维码的一种示意图，本实施例中的光学投影装置安装时，若保证光源的出光方向与待投影地面相互垂直时所投射的标定图案为图8或图9所示的图案。

可选的，标定图案具有衔接部，该衔接部例如为正方形、长方形或三角形等，这样，在光学投影装置为多个时，每个光学投影装置投影出的标定图案可以彼此衔接，从而覆盖整个待投影地面，便于多个光学投影装置投射出的标定图案覆盖整个待投影地面。图10为标定图案的衔接部为正方形时多个标定图案彼此衔接的示意图，图11为标定图案的衔接部为三角形时多个标定图案彼此衔接的示意图，参考图10和图11，图10中所示的为4个标定图案的衔接部彼此衔接，图11中所示的也为4个标定图案的衔接部彼此衔接，从而，在光学投影装置为多个时，每个光学投影装置投影出的标定图案通过标定图案的衔接部可以彼此衔接，从而覆盖整个待投影地面，便于多个光学投影装置投射出的标定图案覆盖整个待投影地面。

具体地，衍射光学器件13可改变准直镜组件12收束准直后的光束的传递方向、相位和强度分布，并控制光束的发散角以形成预设标定图案。

光的本质是电磁波，衍射光学器件13的基本原理是利用波的衍射原理在元件表面制备一定深度的台阶(光栅)，使得光束通过时改变其传递方向、相位、强度分布等。通过不同的光栅设计来控制光束的发散角以形成所想要的光斑图形，实现光束形成特定图案的功能。

在一种可实施的方式中，衍射光学器件具有用于形成衍射图形的微结构光栅，在微结构光栅的具体设置时，可利用衍射成像原理由计算机计算出在玻璃或有机塑料光学平板上的微结构光栅布局，当光波透过微结构光栅时，不同光场位置各自产生不一的偏折及强度分布的调制，从而达到所需要的投影图形及投射视角，根据该微结构光栅布局最终得到所需的微结构光栅。图12为光波透过一种微结构光栅的示意图，图13为光波透过另一种微结构光栅的示意图，当光波透过微结构光栅时，不同光场位置各自产生不一的偏折及强度分布的调制，从而达到所需要的投影图形及投射视角。

作为一种可实施的方式，本实施例中的微结构光栅设置有多个方框形成的阵列，每个方框的尺寸可根据光源的波长确定。

下面详细说明本申请提供的学投影装置的使用方法，在具体使用时，例如在超市或零售店的场地上方的不同位置部署了多个相机，首先根据整个场地的面积确定出所需光学投影装置的数量，再确定光学投影装置投影的角度及安装位置，光学投影装置投影的角度及安装位置要使得每个光学投影装置投影出的标定图案能够衔接覆盖整个场地地面。然后根据所确定的光学投影装置的数量和每个光学投影装置投影的角度及安装位置，通过安装基体将光学投影装置安装在场地上空的天花板上，可以是将安装基体相对于待投影地面悬空设置，例如，可参见图3中所示的安装基体悬空设置在天花板10上，这样可以保证由光源11、准直镜组件12和衍射光学器件13组成的装置在投影时无障碍物影响，从而可投影出完整的标定图案。

光学投影装置相对于待投影地面具有间距，且要保证光学投影装置的光源的出光方向朝向待投影地面。每个光学投影装置可以根据需求设计，产生相同或不同(有辨识度)的标定图案。还可以设置统一开关或者每个光学投影装置均设置对应的开关，当相机需要进行外参标定时，开启所有的光学投影装置，每个光学投影装置均在地面上投影出标定图案，场地上方部署的多个相机在同一时刻开始拍摄投影在地面的标定图案，拍摄完成后，所得到的拍摄图案即为多相机之间进行外参标定的标定图案。然后根据所有相机拍摄的标定图案进行外参标定，例如可以是由标定算法根据所有相机所拍摄的图案进行外参标定，以标定图案为二维码为例，具体可以是先解码所有标定图案的二维码特征信息，根据解码后的二维码特征信息通过三角化原理估计出各个相机之间的外参。标定结束后可将光学投影装置全部关闭，隐藏标定图案，避免影响店容及顾客体验，并节约电能。

本申请提供的光学投影装置体积小(一般不超过大拇指大小)，便于隐匿于店内天花板装修中，减少突兀感。还可减少人工摆放标定板时未覆盖全地面造成的漏失图案数据，程序化控制光学投影装置及相机后，整体标定过程用时短，对于大面积店面可执行性更优，效果更明显，提高相机进行外参标定的效率。

本实施例提供的光学投影装置，由安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件组成，光源、准直镜组件和衍射光学器件均设置于安装基体上，且准直镜组件和衍射光学器件沿光源的出光方向依次设置，衍射光学器件内设置有衍射图形，衍射图形用于限定光束通过衍射图形后所形成的标定图案。光源出射的光经准直镜组件准直后，入射到衍射光学器件，入射光束通过衍射光学器件内设置的衍射图形形成标定图案投射在地面上。从而，光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率。

本申请还提供一种相机标定系统，图14为本申请提供的一种相机标定系统的示意图，如图14所示，包括至少两个光学投影装置1，且所述光学投影装置所投射出的所述标定图案相互衔接。

在一种实施方式中，例如，相机标定系统所包括的光学投影装置为11个，图14中示出了其中4个光学投影装置1的安装位置，剩下7个光学投影装置的安装位置类似，每个光学投影装置投影出的标定图案为棋盘格，还可以是二维码，且每个光学投影装置所投射出的标定图案相互衔接。图15为图14所示的相机标定系统中每个光学投影装置所投射出的标定图案的衔接示意图，图15中A、B、C和D所在的标定图案的衔接部分别为图14中示出的其中4个光学投影装置所投射的标定图案的衔接部，如图15所示，每个光学投影装置所投射出的标定图案相互衔接，从而可使得所有光学投影装置所投射出的标定图案共同覆盖待投影地面。

在本实施例的相机标定系统中，如图14所示，所有光学投影装置所投射出的标定图案共同覆盖待投影地面。所需光学投影装置的数量根据整个待投影地面的面积和每个光学投影装置投射出的标定图案的大小确定，从而可使得所有光学投影装置所投射出的标定图案共同覆盖待投影地面。

在一种可实施的方式中，所有光学投影装置所投射出的标定图案具有相同的大小，如图14中所示，每个光学投影装置所投射出的标定图案大小相同，有利于对相机外参进行标定。

在一种可实施的方式中，至少两个光学投影装置在待投影地面的上空均匀且间隔排布，从而可保证每个光学投影装置所投射出的标定图案不会有重叠的部分，便于相机拍摄标定图案。图16为两个光学投影装置的安装排布示意图，如图16所示，两个光学投影装置在待投影地面的上空均匀且间隔排布，每个光学投影装置投射出的标定图案的大小相同，因此可保证每个光学投影装置所投射出的标定图案不会有重叠的部分，便于相机拍摄标定图案，图16仅以两个光学投影装置为例，若本实施例的相机标定系统所包括的光学投影装置大于2个，每两个光学投影装置的安装排布类似。

在一种可实施的方式中，本实施例的标定系统还包括控制器，控制器与每个所述光学投影装置电连接，控制器用于控制每个光学投影装置的投射状态，投射状态例如打开和关闭的状态，还可以是打开时的投射角度。通过设置控制器，便于对每个光学投影装置的投射状态进行控制。例如，在需要进行外参标定时，由控制器控制每个光学投影装置打开及打开后的投射角度，例如垂直地面投射，或者是控制部分(例如某一区域)的光学投影装置打开及打开后的投射角度，打开的光学投影装置均在地面上投影出标定图案，场地上方部署的多个相机在同一时刻开始拍摄投影在地面的标定图案，拍摄完成后，所得到的拍摄图案即为多相机之间进行外参标定的标定图案。在标定完成后，可由控制器控制每个光学投影装置关闭，可以是控制全部关闭，或者分区域关闭，例如在场地面积非常大时，可以分区域关闭。

本实施例提供的相机标定系统在实际使用时，首先根据整个场地的面积确定出所需光学投影装置的数量，再确定光学投影装置投影的角度及安装位置，光学投影装置投影的角度及安装位置要使得每个光学投影装置投影出的标定图案能够衔接覆盖整个场地地面。在具体安装时，根据所确定的光学投影装置的数量和每个光学投影装置投影的角度及安装位置，通过每个光学投影装置的安装基体可将每个光学投影装置安装于天花板上，例如将每个光学投影装置在待投影地面的上空均匀且间隔排布，在实际使用过程中，每个光学投影装置可以根据需求设计，产生相同或不同(有辨识度)的标定图案，每个光学投影装置投射出的标定图案作为一个个标记识别物，供多相机之间进行外参标定。

在需要进行外参标定时，由本实施例的相机标定系统中的控制器控制每个光学投影装置打开及打开后的投射角度，例如垂直地面投射，或者是控制部分(例如某一区域)的光学投影装置打开及打开后的投射角度，打开的光学投影装置均在地面上投影出标定图案，场地上方部署的多个相机在同一时刻开始拍摄投影在地面的标定图案，拍摄完成后，所得到的拍摄图案即为多相机之间进行外参标定的标定图案。然后根据所有相机拍摄的标定图案进行外参标定，例如可以是由标定算法根据所有相机所拍摄的图案进行外参标定，以标定图案为二维码为例，具体可以是先解码所有标定图案的二维码特征信息，根据解码后的二维码特征信息通过三角化原理估计出各个相机之间的外参。标定结束后由控制器控制将光学投影装置全部关闭，隐藏标定图案，避免影响店容及顾客体验，并节约电能。

本申请提供的相机标定系统，包括至少两个光学投影装置，每个光学投影装置可投影出供多相机之间进行外参标定的标定图案，不需要通过人工的方式获取，提高获取标定图案的效率，便于对多相机进行外参标定。

本申请还提供一种机器视觉系统，包括待标定光学摄像装置和上述实施例的相机标定系统，相机标定系统用于标定待标定光学摄像装置的外部参数。其中的待标定光学摄像装置可以是相机或摄像机等装置，可选的，待标定光学摄像装置可以是深度相机，深度相机可以是飞行时间(Time of flight，TOF)相机、红绿蓝(RGB)双目相机和结构光相机中的任一种。

在具体标定过程中，由相机标定系统包括的至少一个光学投影装置在待投影地面投影出标定图案，由多个待标定光学摄像装置在同一时刻开始拍摄投影在地面的标定图案，拍摄完成后，所得到的拍摄图案即为多个光学摄像装置之间进行外参标定的标定图案。在标定时，例如可以是由标定算法根据所有待标定光学摄像装置所拍摄的图案进行外参标定，以标定图案为二维码为例，具体可以是先解码所有标定图案的二维码特征信息，根据解码后的二维码特征信息通过三角化原理估计出各个光学摄像装置之间的外参。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学投影装置，其特征在于，包括安装基体、光源、准直镜组件和衍射光学器件，所述光源、所述准直镜组件和所述衍射光学器件均设置于所述安装基体上，且所述准直镜组件和所述衍射光学器件沿所述光源的出光方向依次设置；

所述准直镜组件用于准直所述光源出射的光束；

所述衍射光学器件内设置有衍射图形，所述衍射图形用于限定所述光束通过所述衍射图形后所形成的标定图案。

2.根据权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述标定图案具有衔接部。

3.根据权利要求1或2所述的光学投影装置，其特征在于，所述准直镜组件包括沿出光方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜之间的第一间距小于所述第二透镜和所述第三透镜之间的第二间距。

4.根据权利要求3所述的光学投影装置，其特征在于，

所述第二透镜的折射率大于所述第一透镜的折射率，所述第三透镜的折射率小于所述第一透镜的折射率。

5.根据权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于，所述衍射光学器件具有用于形成所述衍射图形的微结构光栅。

6.一种相机标定系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-5任一项所述的光学投影装置，且所述光学投影装置所投射出的所述标定图案相互衔接。

7.根据权利要求6所述的相机标定系统，其特征在于，所有所述光学投影装置所投射出的所述标定图案共同覆盖待投影地面。

8.根据权利要求6所述的相机标定系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与每个所述光学投影装置电连接，所述控制器用于控制每个所述光学投影装置的投射状态。

9.一种机器视觉系统，其特征在于，包括待标定光学摄像装置和权利要求6-8任一项所述的相机标定系统，所述相机标定系统用于标定所述待标定光学摄像装置的外部参数。

10.根据权利要求9所述的机器视觉系统，其特征在于，所述待标定光学摄像装置包括深度相机。

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