本发明涉及图像处理的，尤其涉及一种投影系统的畸变校正方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术：
1、随着现代工业的快速发展，对三维测量的精度提出了更高的要求。光学三维形貌测量技术，特别是数字光栅投影技术，由于其非接触式、高精度和快速测量的优点，在工业测量、医疗和文物保护等领域得到了广泛应用。
2、然而，在实际应用中，由于相机和投影仪镜头制造和装配的局限性，投影的图片和相机拍摄的图片可能会出现畸变，这会直接影响三维重建的精度。
3、现有的畸变校正方法主要围绕投影仪的畸变校正展开，可以分为畸变预校正和后处理两种。然而，现有的畸变预校正方法并不适用于使用格雷码进行编码的数字光栅投影系统，而畸变后处理方法过程繁琐，且校正效果并不理想，使得校正后的畸变程度没有得到显著改善。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提高投影系统畸变校正的精度，从而提高三维重建的精度。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
3、第一方面，本技术提供一种投影系统的畸变校正方法，采用如下技术方案：
4、一种投影系统的畸变校正方法，包括：
5、获取相机参数和投影仪参数；
6、通过所述投影仪向所述目标物体进行投影，并通过所述相机获取所述目标物体的绝对相位图，所述绝对相位图用于描述所述相机的像素坐标与所述投影仪的像素坐标之间的对应关系；
7、对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述相机参数对所述像素点进行相机畸变校正，得到去畸变后的相机像素坐标；
8、对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述像素点对应的去畸变后的相机像素坐标，计算所述去畸变后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，并基于所述投影仪参数对所述投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，得到去畸变后的所述目标物体的三维坐标。
9、本发明的有益效果是：在对物体进行三维重建过程中，通过获取目标物体的绝对相位图，先对绝对相位图中的相机像素坐标进行相机畸变校正，消除绝对相位图中的相机畸变。再对相机校正之后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，可以有效地消除投影过程中的畸变，提高投影的精度和准确性，通过校正可以更准确地测量目标物体的三维坐标，为后续的加工和制造提供更精确的数据。
10、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11、进一步，所述获取相机参数和投影仪参数，包括：
12、控制所述投影仪，根据第一预设图像信息向不同位姿下的标定板投影，所述第一预设图像信息包括行列相移图、行列格雷码图、白图和黑图；
13、通过所述相机拍摄所述标定板在不同位姿下的所述第一预设图像信息对应的图像，得到所述标定板的图像信息；
14、基于所述标定板的图像信息对所述相机进行标定，得到所述相机的相机参数，所述相机参数包括相机内参数、相机外参数和相机畸变系数；
15、基于所述标定板的图像信息对所述投影仪进行标定，得到所述投影仪的投影仪参数，所述投影仪参数包括内投影仪内参数、投影仪外参数和投影仪畸变系数。
16、采用上述进一步方案的有益效果是：通过投影不同位姿的标定板图像，并使用相机拍摄，可以获得更准确的标定板图像信息。这些信息用于相机标定和投影仪标定，从而得到更准确的相机参数和投影仪参数；使用多种预设图像信息(如行列相移图、行列格雷码图、白图和黑图)进行标定，可以增强标定的鲁棒性。通过相机标定和投影仪标定，可以得到相机的畸变系数和投影仪的畸变系数，这些参数对于后续的畸变校正至关重要，可以提高校正的准确性和效果。
17、进一步，所述通过所述投影仪向所述目标物体进行投影，通过所述相机获取所述目标物体的绝对相位图，包括：
18、控制所述投影仪，根据第二预设图像信息向不同位姿下的目标物体投影，所述第二预设图像信息包括列相移图、列格雷码图、白图和黑图；
19、通过所述相机拍摄所述目标物体在不同位姿下的所述第二预设图像信息对应的图像，得到所述目标物体的图像信息；
20、基于所述目标物体的图像信息，确定所述目标物体的绝对相位图，所述绝对相位图为目标物体在水平方向上的绝对相位图。
21、采用上述进一步方案的有益效果是：通过投影第二预设图像信息，并在不同位姿下拍摄目标物体，可以获得更准确的绝对相位图，由于投影的第二预设图像信息包括列相移图、列格雷码图，无需投影水平方向的条纹图，就可以对目标物体进行三维重建，从而提高了三维重建的速度。
22、进一步，所述对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述相机参数对所述像素点进行相机畸变校正，得到去畸变后的相机像素坐标，包括：
23、基于所述绝对相位图，确定所述绝对相位图中的所述目标物的每个像素点分别对应的各个待校正相机像素坐标；
24、基于所述相机参数和预设的相机校正模型对各个待校正相机像素坐标进行校正，得到所述目标物体的去畸变后的相机像素坐标。
25、采用上述进一步方案的有益效果是：通过基于相机参数进行畸变校正，可以消除由于相机畸变导致的像素坐标误差，提高像素坐标的准确性，通过校正，可以减少图像畸变和失真，提高图像质量，为后续的图像处理和分析提供更好的基础。
26、进一步，所述对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述像素点对应的去畸变后的相机像素坐标，计算所述去畸变后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，并基于所述投影仪参数对所述投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，得到去畸变后的所述目标物体的三维坐标，包括：
27、对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述像素点对应的相机像素坐标和预设的投影坐标计算公式，计算所述目标物体在水平方向上的投影仪像素坐标，所述投影坐标计算公式表征了相机像素坐标与投影仪像素坐标之间的关系；
28、对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，将所述像素点对应的去畸变后的相机像素坐标以及所述去畸变后的相机像素坐标对应的水平方向上的投影仪像素坐标，输入至预设的极线约束公式中，得到所述去畸变后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，所述极线约束公式表征了所述相机与所述投影仪之间的极限约束关系；
29、基于所述投影仪参数，对各个所述投影仪像素坐标进行校正，得到去畸变后的所述目标物体的三维坐标。
30、采用上述进一步方案的有益效果是:由于目标物体在进行三维重建时，投影仪只向目标物体投影了列相移图、列格雷码图，也就是垂直方向的条纹图，所以需要通过相机像素坐标和预设的投影坐标计算公式，计算目标物体在水平方向上的投影仪坐标，再根据水平方向上的投影仪坐标和预设的极线约束公式计算投影仪像素坐标，之后根据投影仪参数对各个投影仪像素坐标进行校正，从而得到校正后的目标物体的三维坐标。通过计算投影仪像素坐标，并基于投影仪参数进行畸变校正，可以消除由于投影仪畸变导致的三维坐标误差，提高三维坐标的准确性。在三维重建中，去畸变后的三维坐标可以提供更准确的重建结果，增强重建效果。
31、进一步，所述预设的极线约束公式是通过以下步骤确定的：
32、在所述目标物体上选取任意一点，得到选取的点的三维坐标；
33、基于所述相机的相机光心、所述投影仪的投影仪光心和所述选取的点的三维坐标，确定极平面；
34、基于所述相机参数和所述投影仪参数，计算相机坐标系转换到投影仪坐标系的旋转平移矩阵；
35、根据所述相机参数，计算所述选取的点在所述相机坐标系下的相机坐标，并基于所述旋转平移矩阵，计算所述相机坐标在所述投影仪坐标系下的投影仪坐标；
36、基于所述投影仪坐标、所述投影仪光心和所述旋转平移矩阵，计算所述极平面的法向量；
37、基于所述法向量，确定所述预设的极限约束公式。
38、采用上述进一步方案的有益效果是：通过基于相机光心和投影仪光心确定极平面，并使用相机参数和投影仪参数计算旋转平移矩阵，可以将相机坐标系高精度地转换为投影仪坐标系，提高坐标转换的准确性。由于极线约束公式是基于实际的相机和投影仪参数计算得出的，通过计算相机和投影仪之间的极线约束关系，可以通过相机像素坐标以及投影仪在水平方向上的像素坐标，计算出投影仪在垂直方向上的像素坐标，从而得到每个相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，这可以使得系统无需投影水平方向的条纹图，在不减少系统三维重建速度的情况下，实现对投影仪的畸变校正。
39、第二方面，本技术提供一种，采用如下技术方案：
40、一种投影系统的畸变校正装置，包括：
41、第一获取模块，用于获取相机参数和投影仪参数；
42、第二获取模块，用于通过所述投影仪向所述目标物体进行投影，并通过所述相机获取所述目标物体的绝对相位图，所述绝对相位图用于描述所述相机的像素坐标与所述投影仪的像素坐标之间的对应关系；
43、相机畸变校正模块，用于对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述相机参数对所述像素点进行相机畸变校正，得到去畸变后的相机像素坐标；
44、投影仪畸变校正模块，用于对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述像素点对应的去畸变后的相机像素坐标，计算所述去畸变后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，并基于所述投影仪参数对所述投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，得到去畸变后的所述目标物体的三维坐标。
45、本发明的有益效果是：在对物体进行三维重建过程中，通过获取目标物体的绝对相位图，先对绝对相位图中的相机像素坐标进行相机畸变校正，消除绝对相位图中的相机畸变。再对相机校正之后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，可以有效地消除投影过程中的畸变，提高投影的精度和准确性，通过校正可以更准确地测量目标物体的三维坐标，为后续的加工和制造提供更精确的数据。
46、第三方面，本技术提供一种控制设备，采用如下技术方案：
47、一种控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的投影系统的畸变校正方法的计算机程序。
48、本发明的有益效果是：处理器执行存储器中存储的投影系统的畸变校正方法，在对物体进行三维重建过程中，通过获取目标物体的绝对相位图，先对绝对相位图中的相机像素坐标进行相机畸变校正，消除绝对相位图中的相机畸变。再对相机校正之后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，可以有效地消除投影过程中的畸变，提高投影的精度和准确性，通过校正可以更准确地测量目标物体的三维坐标，为后续的加工和制造提供更精确的数据。
49、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
50、一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的投影系统的畸变校正方法的计算机程序。
51、本发明的有益效果是：处理器加载并执行计算机可读存储介质中存储的计算机程序，控制设备通过获取目标物体的绝对相位图，先对绝对相位图中的相机像素坐标进行相机畸变校正，消除绝对相位图中的相机畸变。再对相机校正之后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，可以有效地消除投影过程中的畸变，提高投影的精度和准确性，通过校正可以更准确地测量目标物体的三维坐标，为后续的加工和制造提供更精确的数据。
1.一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，所述获取相机参数和投影仪参数，包括：
3.根据权利要求1所述的一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，所述通过所述投影仪向所述目标物体进行投影，并通过所述相机获取所述目标物体的绝对相位图，包括：
4.根据权利要求3所述的一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，所述对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述相机参数对所述像素点进行相机畸变校正，得到去畸变后的相机像素坐标，包括：
5.根据权利要求4所述的一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，所述对于所述绝对相位图中对应的每个像素点，基于所述像素点对应的去畸变后的相机像素坐标，计算所述去畸变后的相机像素坐标对应的投影仪像素坐标，并基于所述投影仪参数对所述投影仪像素坐标进行投影仪畸变校正，得到去畸变后的所述目标物体的三维坐标，包括：
6.根据权利要求5所述的一种投影系统的畸变校正方法，其特征在于，所述预设的极线约束公式是通过以下步骤确定的：
7.一种装置投影系统的畸变校正装置，其特征在于，包括：
8.一种控制设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
