TW201621811A - 三維掃描器校正系統及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種三維掃描器校正系統及其校正方法，此方法可包含下列步驟：使待測之三維掃描器之結構光模組投射結構光線於校正平面；改變三維掃描器與校正平面之相對距離，當三維掃描器與校正平面之相對距離為第一距離及第二距離時，分別擷取該結構光線之影像；分別分析兩影像以計算結構光線於兩影像之估測範圍；根據兩影像之估測範圍及光點分別計算結構光線於兩影像之估測線段方程式；以及根據三維掃描器與校正平面之相對距離之變化及結構光線於兩影像之估測線段方程式計算結構光模組與基準面之夾角。

Description

三維掃描器校正系統及其校正方法

本發明係有關於一種三維掃描器校正系統，特別是一種能透過影像處理的方式來校正三維掃描器的三維掃描器校正系統。本發明還涉及此系統的校正方法。

由於製造加工技術日益發達，產品本身複雜度也越來越高，為了有效進行品質檢驗，三維掃描器的功能要求也越來越高。此外，隨著工業機器人技術的日益進步，以視覺導引為基礎的智慧機器人已成功地投入工業生產，並獲得可觀的成果。因此，一個高精度的三維掃描量測技術將能有效提高工業機械手臂自動化系統的靈活度與泛用性，因此求得雷射座標的準確位置將能建立完整工件模型，使得自動化系統由所獲得的影像中精準地計算工件的位置與姿態，進而大幅提昇機械手臂自動化系統之三維檢測、工件抓取、搬運和組裝能力。而若欲利用三維掃描器對不同的工件進行量測時，通常需要調整三維掃描器之雷射結構光之角度，此時則需要進行三維掃描器的校正。然而，習知技藝之三維掃描器校正方法通常需要透過繁瑣的程序，或需要透過昂貴的儀器來進行，因此會耗費大量的時間、人力及成本，此外，習知技藝之三維掃描器校正方法也無法達到較高的校正精度。

而近年來，為了大幅加速了整個測量的速度，在三維掃描量測技術中， 已開始利用具複合雷射之三維掃描器進行多角度之深度量測，以建立完整之點雲資訊，故可重現之高精度外觀模型。雖然具複合雷射之三維掃描器能達到更佳的量測效果，但是校正時需要個別對其多個雷射結構光模組進行校正，故其校正程序更為複雜，因此會耗費更多的時間、人力及成本，且校正精度極低，而低校正精度則會嚴重影響到複合雷射之三維掃描器之工作效能。

美國專利公開第20030202691號揭露一種用於轉動式三維掃描器之多攝影機校正方法(CALIBRATION OF MULTIPLE CAMERAS FOR A TURNTABLE-BASED 3D SCANNER)，然而，其校正方法僅單純透過攝影機校正來執行，故其校正精度較低，且校正程序複雜。

美國專利公開第20140111812號揭露一種三維掃描系統及其獲得三維影像的方法(3D SCANNING SYSTEM AND METHOD OF OBTAINING 3D IMAGE)，然而，其僅提出旋轉雷射之最佳偏移角度，並無提出相關之校正方法。

因此，如何提出一種三維掃描器校正系統及其校正方法，能夠有效改善習知技藝之三維掃描器校正方法程序繁複、缺乏效率、成本高及校正精度低的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種三維掃描器校正系統及其校正方法，以解決習知技藝之三維掃描器方法程序繁複、缺乏效率、成本高及校正精度低的問題。

據本發明之其中一目的，提出一種三維掃描器校正方法，此方法可包含下列步驟：使待測之三維掃描器之結構光模組投射結構光線於校正平面；設定基準面，基準面與校正平面平行，結構光模組與基準面之間具有 夾角；改變該三維掃描器與該校正平面之相對距離，並使三維掃描器之影像擷取模組分別擷取三維掃描器與校正平面之相對距離為第一距離及第二距離時結構光線投射於校正平面上之第一影像及第二影像；執行影像處理程序分別分析第一影像及第二影像，以分別計算結構光線於第一影像之第一估測線段方程式及結構光線於第二影像之第二估測線段方程式；以及根據該第一距離、該第二距離、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式計算結構光模組與基準面之夾角。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：分別分析第一影像及第二影像以計算結構光線位於第一影像及第二影像之第一估測範圍及第二估測範圍。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：分別分析第一影像之灰階值及第二影像之灰階值以計算結構光線位於第一影像及第二影像之第一估測範圍及第二估測範圍。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：分別累加第一影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過預定閥值的區域做為結構光線位於第一影像之第一估測範圍。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：分別累加第二影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過預定閥值的區域做為結構光線位於第二影像之第二估測範圍。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：根據第一估測範圍與第一影像之所有光點及第二估測範圍與第二影像之所有光點分別計算結構光線於第一影像之第一估測線段方程式及結構光線於第二影像之第二估測線段方程式。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：由第一估測範圍及第二估 測範圍分別提取複數個第一估測線段及複數個第二估測線段。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：計算第一影像之各個光點相對於各個第一估測線段之權重值，並累加第一影像之各個光點相對於各個第一估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之第一估測線段以做為第一估測線段方程式。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：利用第一影像之各個光點相對於各個第一估測線段之距離之倒數做為其相對於各個第一估測線段之權重值。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：計算第二影像之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，並累加第二影像之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之第二估測線段以做為第二估測線段方程式。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：利用第二影像之各個光點相對於各個第二估測線段之距離之倒數做為其相對於各個第二估測線段之權重值。

在一實施例中，此方法更可包含下列步驟：根據第一距離與第二距離之差值、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式計算結構光模組與基準面之夾角。

據本發明之其中一目的，再提出一種三維掃描器校正系統，此系統可執行上述之三維掃描器校正方法，此系統可包含三維掃描器、升降平台、支架及處理模組，三維掃描器可包含結構光模組與影像擷取模組，支架可用於架設待測之三維掃描器，升降平台可用於改變三維掃描器與校正平面之相對距離，三維掃描器之結構光模組與平行於校正平面之基準面之間具有夾角，處理模組可執行影像處理程序，並可計算三維掃描器之結構光模 組與基準面之夾角。。

承上所述，依本發明之三維掃描器校正系統及其校正方法，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明可僅透過升降平台及影像處理程序來對三維掃描器做精準的校正，不需要利用到任何昂貴的儀器來進行，因此成本較低。

(2)本發明可透過特殊設計之影像處理程序來精準的完成三維掃描器的校正，不需要人工設定及其它繁瑣的步驟，因此校正程序簡單快速，效率極高。

(3)本發明不但可以適用於具單一雷射之三維掃描器，更可以適用於具複合雷射之三維掃描器，且不需要個別對其多個雷射結構光模組進行校正，因此可以有效解決複合雷射之三維掃描器校正不易之問題，用途更為廣泛。

(4)本發明特殊設計之影像處理程序之演算法具極高的抗雜訊功能，故即使在雜訊很多的情況下仍然能夠維持極高的校正精度，故具備極高的效能。

(5)本發明可以透過特殊設計之影像處理程序來完成三維掃描器的校正，因此即使在雷射離焦的情況之下也能夠成功進行校正，故使用上更為方便。

1‧‧‧三維掃描器校正系統

11‧‧‧升降平台

111‧‧‧校正平面

12‧‧‧支架

13‧‧‧處理模組

14‧‧‧三維掃描器

141‧‧‧影像擷取模組

142‧‧‧結構光模組

SL‧‧‧結構光線

BS‧‧‧基準面

EL‧‧‧第一估測線段、第二估測線段

α、β‧‧‧夾角

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

A‧‧‧第一影像

B‧‧‧第二影像

R‧‧‧曲線

S91~S99、S101-S105‧‧‧步驟

第1圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之示意圖。

第2圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第一示意圖。

第3圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第二示意圖。

第4圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第三示意圖。

第5圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第四示意圖。

第6圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第五示意圖。

第7圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第六示意圖。

第8圖 係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第七示意圖。

第9圖 係為本發明之三維掃描器校正方法之第一實施例之流程圖。

第10圖 係為本發明之三維掃描器校正方法之流程圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之三維掃描器校正系統及其校正方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之三維掃描器校正系統之示意圖。如圖所示，三維掃描器校正系統1可以包含升降平台11、支架12以及處理模組13，並可將一待測之三維掃描器14架設於其中。

支架12可架設待測之三維掃描器14。三維掃描器14可包含影像擷取模組141及結構光模組142。處理模組13與升降平台11及三維掃描器14連結，以控制升降平台11及三維掃描器14，而升降平台11之上側表面可做為校正平面111。其中，當三維掃描器14之結構光模組142投射結構光線SL於校正平面111時，處理模組13可控制升降平台11之升降以改變校正平面111與三維掃描器14之間的相對距離，並於校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第一距離時，透過影像擷取模組141擷取結構光線SL投射於升降平台11之影像，以做為第一影像，並於升降平台11上升使校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第二距離時，透過影像擷取模組141擷取結構光線SL投射於升降平台11之影像，以做為第二影像。當然，上述僅為舉例，校正平面111與三維掃描器14之間的相對距離也可以透過改變三維掃描器14本身的高度來達成，並不限定於調整升降平台11本身的高度，也不限定使用升降平台11本身做為校正平面。

此時處理模組13可執行一影像處理程序以分別分析第一影像及第二影像，以計算結構光線SL於第一影像之第一估測線段方程式及結構光線SL於第二影像之第二估測線段方程式。最後，處理模組13可根據第一距離、第二距離、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式計算結構光模組142 與三維掃描器14之基準面BS之夾角α，以完成三維掃描器14之校正程序。其中，上述之基準面BS即為與三維掃描器14量測之平面平行之平面，而在本實施例中，基準面BS為三維掃描器14所在之平面、且三維掃描器14量測之平面即為升降平台11本身。

由上述可知，本發明之三維掃描器校正系統1可以僅透過升降平台11及簡單的影像處理程序即可以完成三維掃描器14之校正，不需要利用到任何昂貴的儀器，也不需要人工設定及其它繁瑣的步驟，因此校正之成本低廉且效率極高。

請參閱第2圖、第3圖及第4圖，其係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第一示意圖、第二示意圖及第三示意圖。本實施例舉例說明了本發明之三維掃描器校正系統及校正方法應用於校正具複合雷射之三維掃描器的一個例子。如圖所示，三維掃描器校正系統1可以包含升降平台11、支架12以及處理模組13，並可將一待測之三維掃描器14架設於其中。。

支架12可架設待測之三維掃描器14。三維掃描器14可包含影像擷取模組141及二個結構光模組142。處理模組13與升降平台11及三維掃描器14連結，以控制升降平台11及三維掃描器14，而升降平台11之上測表面可做為校正平面111。如第2圖所示，當三維掃描器14之二個結構光模組142投射結構光線SL於升降平台11時，處理模組13可控制升降平台11之升降以改變校正平面111與三維掃描器14之間的相對距離，並於校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第一距離D1時，透過影像擷取模組141擷取結構光線SL投射於升降平台11之影像，以做為第一影像A。如第3圖所示，處理模組13可於升降平台11上升使校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第二距離D2時，透過影像擷取模組141擷取結 構光線SL投射於升降平台11之影像，以做為第二影像B。處理模組13可執行影像處理程序以分別分析第一影像A及第二影像B。同樣的，上述僅為舉例，校正平面111與三維掃描器14之間的相對距離也可以透過改變三維掃描器14本身的高度或其它多種方式來達成，並不限定於調整升降平台11本身的高度，也不限定使用升降平台11本身做為校正平面；也就是說，三維掃描器14本身也可架設於一升降平台上，並利用另一測試平台做為校正平面，透過控制升降平台即可改變三維掃描器14的高度以調整其與校正平面的相對距離。

如第4圖所示，第一影像A為校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第一距離D1時，結構光線SL投射於升降平台11時的影像，第二影像B為校正平面111與三維掃描器14之間之相對距離為第二距離D2時，結構光線SL投射於升降平台11時的影像。

由於結構光模組142本身可能具有誤差或受到雜訊干擾的緣故，第一影像A及第二影像B中的結構光線SL可能並非只有單一像素，而可能是具許多像素的不規則形，因此難以判定第一影像A及第二影像B中之結構光線SL的實際線段為何，故此時需要透過進一步的影像處理程序來計算第一影像A及第二影像B中之結構光線SL的實際線段。

請參閱第5圖及第6圖，其係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第四示意圖及第五示意圖。為了要估測第一影像A及第二影像B中之結構光線SL可能存在的範圍，本實施例利用Y軸眾數投影演算法來分別分析第一影像A之灰階值及第二影像B之灰階值以計算結構光線SL位於第一影像A及第二影像B之第一估測範圍及第二估測範圍，如式(1)所示： 其中，A(y)代表第一影像A或第二影像B中縱軸的每一個座標累加其 對應橫軸之灰階值之累加值；f _y (x)代表第一影像A或第二影像B的各個座標(x,y)的灰階值，累加灰階值較大的區域則代表其為結構光線SL可能出現的位置。透過式(1)，處理模組13可分別累加第一影像A之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並可利用累加灰階值超過一預定閥值的區域做為結構光線SL位於第一影像A之第一估測範圍；同樣的，處理模組13可分別累加第二影像B之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並可利用累加灰階值超過一預定閥值的區域做為結構光線SL位於第二影像B之第二估測範圍。

如第5圖所示，圖中曲線R所示之區域即為第一影像A之放大後之結構光線SL之第一估測範圍。如第6圖所示，本實施例利用Y軸眾數投影演算法可同時估測影像中三維掃描器14之二個結構光模組142投射之結構光線SL的估測範圍，圖中曲線R所示之區域即為第一影像A之二個結構光模組142投射之結構光線SL之第一估測範圍。

在獲得結構光線SL在二個影像中之估測範圍後，需進一步的估測結構光線SL在二個影像中之線段方程式。在本實施例中，處理模組13可根據線段偵測演算法根據第一估測範圍與第一影像A之所有光點及第二估測範圍與第二影像B之所有光點分別計算結構光線SL於第一影像A之第一估測線段方程式及結構光線SL於第二影像B之第二估測線段方程式。

首先，處理模組13可由第一估測範圍提取複數個第一估測線段，該些第一估測線段即為結構光線SL在第一影像A中可能的線段方程式；同樣的，處理模組13可由第二估測範圍提取複數個第二估測線段，該些第二估測線段即為結構光線SL在第二影像B中可能的線段方程式。

接下來，處理模組13可計算第一影像A之各個光點相對於各個第一估測線段之權重值，並累加第一影像A之各個光點相對於各個第一估測線段 之權重值，再提取累加權重值最高之第一估測線段以做為第一估測線段方程式，在本實施例中，處理模組13可利用第一影像A之各個光點相對於各個第一估測線段之距離之倒數做為其相對於各個第一估測線段之權重值；同樣的，處理模組13可計算第二影像B之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，並累加第二影像B之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之第二估測線段以做為第二估測線段方程式，處理模組13可利用第二影像B之各個光點相對於各個第二估測線段之距離之倒數做為其相對於各個第二估測線段之權重值。

本實施例之線段偵測演算法可將各個第一及第二估測線段以極座標(ρ,θ)來表示，因此，各個線段可表示如下之式(2)：ρ=x．cosθ+y．sinθ......(2)；為了計算各個光點到各個第一估測線段或各個第二估測線段的距離，可以將各個第一及第二線段由極座標表達為點斜式f _x =mx+b，即如下之式(3)： 其中，-cosθ/sinθ代表斜率m，而ρ/sinθ則代表截距b，故各個光點到各個第一或第二估測線段(ρ,θ)的距離可表示為如下之式(4)： D(x,f _x |ρ,θ)代表在一個點(x,f _x )到線段(ρ,θ)的距離，距離越遠則代表光點的重要性越低，因此可利用距離的倒數或倒數的平方作為權重值的指標，如下之式(5)： 權重值的範圍在0~1之間，當光點在線段(ρ,θ)上面時，距離D(x,f _x |ρ,θ)=0，因此權重值等於1，代表此光點與此線段距離最近，故重 要性最高，當權重值等於0時，代表此光點與此線段距離最遠，不需要計算此光點的重要性。

累加各個光點相對於各個估測線段之權重值，累加方程式如下之式(6)；A _ε (ρ,θ)=A _ε (ρ,θ)+W _ε (x,f _x |ρ,θ)......(6)；最後統計所有第一估測線段(ρ,θ)之累加權重值，並找出累加權重值最大的第一估測線段(ρ ^＊ ,θ ^＊)做為第一估測線段方程式，並統計所有第二估測線段(ρ,θ)之累加權重值，並找出累加權重值最大的第二估測線段(ρ ^＊ ,θ ^＊)做為第二估測線段方程式，如下之式(7)： 最後，處理模組13可根據第一距離D1與第二距離D2之差值、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式以計算三維掃描器14之二個結構光模組142與三維掃描器14之基準面BS之夾角α、β，以完成三維掃描器14之校正程序。同樣的，上述之基準面BS即為與三維掃描器14量測之平面平行之平面，在本實施例中，基準面BS為三維掃描器14所在之平面、三維掃描器14量測之平面即為升降平台11本身。

請參閱第7圖及第8圖，其係為本發明之三維掃描器校正系統之第一實施例之第六示意圖及第七示意圖。第7圖為本實施例之線段偵測演算法之估測結果，而第8圖為本實施例之線段偵測演算法加入雜訊後之估測結果。

如第7圖所示，由於本實施例之線段偵測演算法係利用結構光線SL之各個光點與各個第一及第二估測線段EL之距離作為其權重值，當任一光點偏離所估計之直線，則該光點將被判定為離群點，具有較低的權重值，做可忽略該光點的資料，使得線段估測結果不受離群點的影響，可使得估測結果更精準。

如第8圖所示，由於本實施例之線段偵測演算法係利用結構光線SL之各個光點與各個第一及第二估測線段EL之距離作為其權重值，因此雜訊將被判定為離群點，具有較低的權重值，使得線段估測結果不受雜訊的影響，因此可使得估測結果更精準。由上述可知，透過本實施例之包含Y軸眾數投影演算法及線段偵測演算法之影像處理程序，即可精確的估測出第一估測線段方程式及第二估測線段方程式。

值得一提的是，習知技藝之三維掃描器校正方法需要運用昂貴的儀器或繁瑣的程序來進行，故其成本極高。相反的，本發明可僅透過升降平台及簡單的影像處理程序來對三維掃描器做精準的校正，不需要利用到任何昂貴的儀器來進行，且校正程序簡單快速，故成本較低而能達到更高的效率。

又，習知技藝之三維掃描器校正方法需要對具複合雷射之三維掃描器之多個雷射結構光模組個別進行校正，因此校正程序複雜，使用上缺乏效率。相反的，本發明不但可以適用於具單一雷射之三維掃描器，更可適用於具複合雷射之三維掃描器，且不需要個別對其多個雷射結構光模組進行校正，因此可有效解決複合雷射之三維掃描器校正不易之問題，用途更為廣泛。

此外，習知技藝之三維掃描器校正方法無法達到較高的校正精度，也無抗雜訊的功能。相反的，本發明可透過特殊設計，具備高抗雜訊能力之影像處理程序來完成三維掃描器的校正，故即使在雜訊很多的情況下仍然能夠維持極高的校正精度，故具備極高的效能，且即使在雷射離焦的情況下也能成功進行校正，故使用上更為方便。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。

請參閱第9圖，其係為本發明之三維掃描器校正方法之第一實施例之 流程圖。本實施例可包含下列步驟：

在步驟S91中，以升降平台做為校正平面，並使待測之三維掃描器之結構光模組投射結構光線於校正平面。

在步驟S92中，設定基準面，基準面與校正平面平行，結構光模組與基準面之間具有夾角。

在步驟S93中，改變校正平面與三維掃描器之間之相對距離，並分別擷取升降平台與三維掃描器之間之相對距離為第一距離及第二距離時之結構光線投射於升降平台之第一影像及第二影像。

在步驟S94中，分別累加第一影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過預定閥值的區域做為結構光線位於第一影像之第一估測範圍。

在步驟S95中，分別累加第二影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過預定閥值的區域做為結構光線位於第二影像之第二估測範圍。

在步驟S96中，由第一估測範圍及第二估測範圍分別提取複數個第一估測線段及複數個第二估測線段。

在步驟S97中，計算第一影像之各個光點相對於各個第一估測線段之權重值，並累加第一影像之各個光點相對於各個第一估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之第一估測線段以做為第一估測線段方程式。

在步驟S98中，計算第二影像之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，並累加第二影像之各個光點相對於各個第二估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之第二估測線段以做為第二估測線段方程式。

在步驟S99中，根據第一距離與第二距離之差值、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式計算結構光模組與基準面之夾角。

儘管前述在說明本發明之三維掃描器校正系統的過程中，亦已同時說明本發明之三維掃描器校正方法的概念，但為求清楚起見，以下仍然列出本發明之三維掃描器校正方法之流程。

請參閱第10圖，其係為本發明之三維掃描器校正方法之流程圖，本發明之三維掃描器校正方法可包含下列步驟：

在步驟S101中，使三維掃描器之結構光模組投射結構光線於校正平面。

在步驟S102中，設定基準面，基準面與校正平面平行，結構光模組與基準面之間具有夾角。

在步驟S103中，改變三維掃描器與校正平面之相對距離，並使三維掃描器之影像擷取模組分別擷取三維掃描器與校正平面之相對距離為第一距離及第二距離時結構光線投射於該校正平面上之一第一影像及一第二影像。

在步驟S104中，執行影像處理程序分別分析第一影像及第二影像，以分別計算結構光線於第一影像之第一估測線段方程式及結構光線於第二影像之第二估測線段方程式。

在步驟S105中，根據第一距離、第二距離、第一估測線段方程式及第二估測線段方程式計算結構光模組與基準面之夾角。

本發明之本發明之三維掃描器校正方法的詳細說明以及實施方式已經於前面敘述本發明之本發明之三維掃描器校正系統時描述過，在此為了簡略說明便不再重覆敘述。

綜上所述，本發明可僅透過升降平台及影像處理程序來對三維掃描器做精準的校正，不需要利用到任何昂貴的儀器來進行，因此成本較低。

本發明可透過特殊設計之影像處理程序來精準的完成三維掃描器的校正，不需要人工設定及其它繁瑣的步驟，因此校正程序簡單快速，可達極 佳的效率。

又，本發明不但可以適用於具單一雷射之三維掃描器，更可適用於具複合雷射之三維掃描器，且不需要個別對其多個雷射結構光模組進行校正，因此可有效解決複合雷射之三維掃描器校正不易之問題，使本發明之用途更為廣泛。

此外，本發明特殊設計之影像處理程序之演算法具備有抗雜訊功能，故即使在在有雜訊干擾的情況下仍然能夠維持極高的校正精度，故可以提供極高的效能。

再者，本發明可以透過特殊設計之影像處理程序來完成三維掃描器的校正，因此即使在雷射離焦的情況下也能成功的進行校正，故使用非常方便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

S101~S105‧‧‧步驟

Claims (13)

1. 一種三維掃描器校正方法，包含下列步驟：使一三維掃描器之一結構光模組投射一結構光線於一校正平面；設定一基準面，該基準面與該校正平面平行，該結構光模組與該基準面之間具有一夾角；改變該三維掃描器與該校正平面之相對距離，並使該三維掃描器之一影像擷取模組分別擷取該三維掃描器與該校正平面之相對距離為一第一距離及一第二距離時該結構光線投射於該校正平面上之一第一影像及一第二影像；執行一影像處理程序分別分析該第一影像及該第二影像，以分別計算該結構光線於該第一影像之一第一估測線段方程式及該結構光線於該第二影像之一第二估測線段方程式；以及根據該第一距離、該第二距離、該第一估測線段方程式及該第二估測線段方程式計算該結構光模組與該基準面之該夾角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：分別分析該第一影像及該第二影像以計算該結構光線位於該第一影像及該第二影像之一第一估測範圍及一第二估測範圍。
3. 如申請專利範圍第2項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：分別分析該第一影像之灰階值及該第二影像之灰階值以計算該結構光線位於該第一影像及該第二影像之該第一估測範圍及該第二估測範圍。
4. 如申請專利範圍第3項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：分別累加該第一影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過一預定閥值的區域做為該結構光線位於該第一影 像之該第一估測範圍。
5. 如申請專利範圍第4項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：分別累加該第二影像之縱軸之各個座標所對應之橫軸之灰階值，並利用累加灰階值超過該預定閥值的區域做為該結構光線位於該第二影像之該第二估測範圍。
6. 如申請專利範圍第2項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：根據該第一估測範圍與該第一影像之所有光點及該第二估測範圍與該第二影像之所有光點分別計算該結構光線於該第一影像之該第一估測線段方程式及該結構光線於該第二影像之該第二估測線段方程式。
7. 如申請專利範圍第6項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：由該第一估測範圍及該第二估測範圍分別提取複數個第一估測線段及複數個第二估測線段。
8. 如申請專利範圍第7項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：計算該第一影像之各個光點相對於各個該第一估測線段之權重值，並累加該第一影像之各個光點相對於各個該第一估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之該第一估測線段以做為該第一估測線段方程式。
9. 如申請專利範圍第8項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：利用該第一影像之各個光點相對於各個該第一估測線段之距離之倒數做為其相對於各個該第一估測線段之權重值。
10. 如申請專利範圍第8項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：計算該第二影像之各個光點相對於各個該第二估測線段之權重值，並累加該第二影像之各個光點相對於各個該第二估測線段之權重值，再提取累加權重值最高之該第二估測線段以做為該第二估測線段方程 式。
11. 如申請專利範圍第10項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：利用該第二影像之各個光點相對於各個該第二估測線段之距離之倒數做為其相對於各個該第二估測線段之權重值。
12. 如申請專利範圍第1項所述之三維掃描器校正方法，更包含下列步驟：根據該第一距離與該第二距離之差值、該第一估測線段方程式及該第二估測線段方程式計算該結構光模組與該基準面之夾角。
13. 一種執行如申請專利範圍之第1項至第12項中之任一項所述之三維掃描器校正方法之三維掃描器校正系統，該三維掃描器校正系統係包含一三維掃描器、一升降平台、一支架及一處理模組，該三維掃描器係包含一結構光模組與一影像擷取模組，該支架係用於架設待測之該三維掃描器，該升降平台係用於改變該三維掃描器與一校正平面之相對距離，該三維掃描器之該結構光模組與平行於該校正平面之一基準面之間具有一夾角，該處理模組係執行一影像處理程序並計算該三維掃描器之該結構光模組與該基準面之該夾角。