[发明专利]一种相位偏折术测量系统标定方法及系统

权利要求书

1.一种相位偏折术测量系统标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、相机通过平行阶梯平面镜观测到显示屏幕在平行阶梯平面镜中的两个虚像；

S102、通过PnP方法获得所述显示屏幕在平行阶梯平面镜中的两个虚像在相机坐标系下的位姿关系；所述两个虚像在相机坐标系下的位姿关系中平移矩阵的连线为平行阶梯平面镜法线；

S103、基于所述平行阶梯平面镜法线，通过镜像原理获得所述位姿关系中的旋转矩阵；

S104、改变一次平行阶梯平面镜位置，建立显示屏幕镜像平移矩阵的约束关系，通过线性求解获得所述位姿关系中的平移矩阵。

2.根据权利要求1所述的相位偏折术测量系统标定方法，其特征在于，所述步骤S102具体包括：通过PnP方法获得所述显示屏幕在平行阶梯平面镜中的两个虚像在相机坐标系下的位姿关系和

建立显示屏幕上特征点p_i关于平行阶梯平面镜镜像点p_i'的齐次表达式：

为平行阶梯平面镜在相机坐标系下的法向，d_i为镜面到相机的距离；当采用两个平行镜面反射显示屏幕时，相机观测到显示屏幕在镜面中两个平行虚像；通过PnP方法求解得到的显示屏幕平行虚像在相机坐标系下的位姿关系为和其中，显示屏幕坐标系为右手坐标系，其在镜面内虚像为左手坐标系，在计算时，需将左手坐标系{s₁'}和{s₂'}变换为右手系{s₁”}和{s₂”}，变换关系可表示为如下形式：

I为3阶单位阵。

3.根据权利要求2所述的相位偏折术测量系统标定方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：根据平面镜镜像原理建立显示屏幕虚像和显示屏幕的位姿关系：

和^cR_s、^cT_s之间的基本关系具体为：

由两个显示屏幕虚像位姿关系中平移矩阵相减确定平行阶梯平面镜法线，将此法线带入上述公式(4)或公式(5)即可获得位姿关系中的旋转矩阵。

4.根据权利要求3所述的相位偏折术测量系统标定方法，其特征在于，所述步骤S104具体包括：位姿关系中平移矩阵的求解需改变一次平行阶梯平面镜的位置，在新位置重复步骤S103，获得在新位置下平行阶梯平面镜法线两个显示屏幕虚像在相机坐标系下的平移矩阵和建立如下线性方程组：

求解上述公式(6)即可确定位姿关系中的平移矩阵。

5.一种相位偏折术测量系统标定系统，其特征在于，该系统采用权利要求1至4任一项所述的相位偏折术测量系统标定方法，包括相机、显示屏幕及平行阶梯平面镜；所述相机用于获取相移图案；所述显示屏幕用于投射相移图案；所述平行阶梯平面镜用于反射显示屏幕相移图案。