一种面结构光投影仪的标定方法
发布时间：2021-11-05 05:16
目的研究并提出一种简单的面结构光投影仪的标定方法,结合试验搭建的测量平台,实现对饮料瓶、易拉罐、瓶盖等形状规则的包装件以及轮廓复杂人脸的准确测量。方法首先借助二维灰度棋盘格标定板并采用张正友法标定好摄像机,再向标定板投影设定好的黑白棋盘格图案,然后结合图像阈值分割和形态学操作方法获取相机捕获投影图案的特征点坐标,最后使用标定好的摄像机参数来标定投影仪。结果文中提出的标定方式相对操作简单、成本低,且在x和y方向的重投影误差基本都小于1个像素。结论测量实验结果表明,文中标定方法能保证对人脸模型较理想的测量精度,有较好的应用范围。
【文章来源】：包装工程. 2020,41(19)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
测量系统模型
薪庀辔淮?恚?蟪雒扛鱿袼?点对应的相位值。由于直接所求的是包裹相位，需要通过相位解包裹来获取每个像素点的绝对相位，最后结合系统的标定结果计算得到待测物体轮廓的空间三维点云。该测量方法存在一定的问题，如：投影光栅条纹的非正弦性，依赖解相位的精度。文中搭建的测量系统由近红外投影仪和近红外摄像机构成，其结构简单，成本低，系统模型见图1。图1测量系统模型Fig.1Modelofmeasurementsystem文中三维测量算法的原理为：首先，生成的格雷码图案序列保证投影图案的每个像素点都有确定的码值，原理见图2。测量时，投影仪生成水平和竖直2组不同方向的格雷码图案序列，依次向被测物体投射2组不同方向的格雷码编码图案，并使用摄像机同步拍摄。对摄像机同步拍摄获得的图像数据，对其进行格雷码解码，求得相机图像像素点坐标值对应的投影仪图像像素点坐标值，然后结合相机和投影仪内外参数将像素坐标点转换成对应的世界坐标点，然后求取空间两直线OCPIC与OPPIP的交点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。若OCPIC与OPPIP异面，则设定两直线的距离为阈值进行筛选，并将两直线距离的中点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。图2直接格雷码编码原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影仪模型及原理2.1投影仪的模型虽然投影仪不具备拍照功能，但是，根据投影仪与相机的工作原理，它们工作过程是完全相反的；即投影仪可以模拟一个与相机一样的数学模型[13]，见图3。图3投影仪数学模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2标定原理由上述投影仪数学模型可知。投影仪图像像素坐标系上一点p(u，v)可以经?
?取空间两直线OCPIC与OPPIP的交点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。若OCPIC与OPPIP异面，则设定两直线的距离为阈值进行筛选，并将两直线距离的中点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。图2直接格雷码编码原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影仪模型及原理2.1投影仪的模型虽然投影仪不具备拍照功能，但是，根据投影仪与相机的工作原理，它们工作过程是完全相反的；即投影仪可以模拟一个与相机一样的数学模型[13]，见图3。图3投影仪数学模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2标定原理由上述投影仪数学模型可知。投影仪图像像素坐标系上一点p(u，v)可以经过矩阵变换到对应的世界坐标系上的点p(xw,yw,zw)。该过程的坐标转换公式可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双目CCD测距系统的高精度标定[J]. 姜雨彤,杨进华,刘钊,张丽娟,姜成昊. 计算机工程. 2013(07)
[2]一种基于智能优化的摄像机标定方法研究[J]. 高忠国,张洪,王露露,曹毅. 包装工程. 2011(21)
[3]基于结构光和机器视觉的尺寸测量及其误差分析[J]. 钟飞,吴雪茹. 包装工程. 2011(09)
[4]单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术[J]. 戴小林,钟约先,袁朝龙,马扬飚. 机械设计与制造. 2008(08)
[5]一种基于光学三角法的形貌测量系统[J]. 杨再华,李玉和,李庆祥,段瑞玲,郭阳宽. 光学技术. 2005(04)
本文编号：3477150
【文章来源】：包装工程. 2020,41(19)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
测量系统模型
薪庀辔淮?恚?蟪雒扛鱿袼?点对应的相位值。由于直接所求的是包裹相位，需要通过相位解包裹来获取每个像素点的绝对相位，最后结合系统的标定结果计算得到待测物体轮廓的空间三维点云。该测量方法存在一定的问题，如：投影光栅条纹的非正弦性，依赖解相位的精度。文中搭建的测量系统由近红外投影仪和近红外摄像机构成，其结构简单，成本低，系统模型见图1。图1测量系统模型Fig.1Modelofmeasurementsystem文中三维测量算法的原理为：首先，生成的格雷码图案序列保证投影图案的每个像素点都有确定的码值，原理见图2。测量时，投影仪生成水平和竖直2组不同方向的格雷码图案序列，依次向被测物体投射2组不同方向的格雷码编码图案，并使用摄像机同步拍摄。对摄像机同步拍摄获得的图像数据，对其进行格雷码解码，求得相机图像像素点坐标值对应的投影仪图像像素点坐标值，然后结合相机和投影仪内外参数将像素坐标点转换成对应的世界坐标点，然后求取空间两直线OCPIC与OPPIP的交点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。若OCPIC与OPPIP异面，则设定两直线的距离为阈值进行筛选，并将两直线距离的中点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。图2直接格雷码编码原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影仪模型及原理2.1投影仪的模型虽然投影仪不具备拍照功能，但是，根据投影仪与相机的工作原理，它们工作过程是完全相反的；即投影仪可以模拟一个与相机一样的数学模型[13]，见图3。图3投影仪数学模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2标定原理由上述投影仪数学模型可知。投影仪图像像素坐标系上一点p(u，v)可以经?
?取空间两直线OCPIC与OPPIP的交点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。若OCPIC与OPPIP异面，则设定两直线的距离为阈值进行筛选，并将两直线距离的中点坐标作为被测物体表面轮廓点对应的空间三维坐标。图2直接格雷码编码原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影仪模型及原理2.1投影仪的模型虽然投影仪不具备拍照功能，但是，根据投影仪与相机的工作原理，它们工作过程是完全相反的；即投影仪可以模拟一个与相机一样的数学模型[13]，见图3。图3投影仪数学模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2标定原理由上述投影仪数学模型可知。投影仪图像像素坐标系上一点p(u，v)可以经过矩阵变换到对应的世界坐标系上的点p(xw,yw,zw)。该过程的坐标转换公式可表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]双目CCD测距系统的高精度标定[J]. 姜雨彤,杨进华,刘钊,张丽娟,姜成昊. 计算机工程. 2013(07)
[2]一种基于智能优化的摄像机标定方法研究[J]. 高忠国,张洪,王露露,曹毅. 包装工程. 2011(21)
[3]基于结构光和机器视觉的尺寸测量及其误差分析[J]. 钟飞,吴雪茹. 包装工程. 2011(09)
[4]单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术[J]. 戴小林,钟约先,袁朝龙,马扬飚. 机械设计与制造. 2008(08)
[5]一种基于光学三角法的形貌测量系统[J]. 杨再华,李玉和,李庆祥,段瑞玲,郭阳宽. 光学技术. 2005(04)
本文编号：3477150
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