单相机数字光栅投影三维测量系统标定技术研究

来源 :河南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suixin2002
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光栅投影三维测量技术具备非接触测量、测量精度高、测量速度快、易于实施等优点,是光学三维测量的标志性技术之一,因此被广泛运用于多个领域。系统标定是整个光学三维测量系统的关键技术,良好的系统标定精度是系统测量精度的保证。然而,现有的系统标定技术还存在着标定精度不高、标定过程复杂等问题,因此寻求高精度且易于实施的系统标定方法,对光栅投影三维测量技术的研究将起到至关重要的作用。本文针对光栅投影三维测量系统中的投影仪坐标精确计算问题、系统标定问题进行了研究,主要研究内容和工作包括以下几部分:1.投影仪坐标精确计算问题:对传统投影仪标定方法进行了分析,将其标定精度的影响因素分为了圆心偏差、相位误差和投影仪坐标映射误差三部分。针对每一个影响因素,提出了对应的解决方案:针对圆心偏差,基于同心圆根据射影变换中的交比不变性对其进行了校正;针对相位误差,使用双四步相移法对其进行了补偿;针对坐标映射误差,提出了一种基于局部单应性矩阵的投影仪坐标亚像素映射算法。实验结果证明了每一部分算法的有效性。2.系统标定问题:首先,利用圆心偏差校正后的圆心,基于张正友标定方法完成了相机标定,相机标定实验结果证明了圆心偏差校正后相机标定精度更高;然后,利用圆心偏差校正后坐标和相位补偿后的绝对相位信息,基于局部单应性实现了投影仪图像坐标的亚像素级映射,完成了投影仪的精确标定,投影仪标定实验结果证明了本文投影仪标定方法的有效性;最后,利用搭建的光栅三维测量系统,根据相机标定结果和投影仪标定结果,完成了系统的联合标定,对其参数进行了优化,标准平面的测量实验结果表明了本文提出的系统标定方法的有效性。
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