[发明专利]一种基于相移偏折测量系统的高精度标定方法

说明书

本发明公开一种基于相移偏折测量系统的高精度标定方法，其包括：S₁、标定相机内参。S₂、在轨道内固定好标定玻璃板，调整并输入标定参数。S₃、标定相机外参，相机在指定位置拍摄标定玻璃板图片，计算出标定位置的外参、工作距离和分辨率。S₄、标定几何参数，构造特征点，通过坐标系转换求构造特征点在显示屏坐标系下的齐次坐标矩阵。S₅、拍摄构造的特征点和标定玻璃板特征点，构造特征点在显示屏坐标系下的齐次坐标矩阵。S₆、拍摄标定玻璃板，求解显示屏坐标系到相机坐标系的转换矩阵。本发明是一种低成本的标定方法，满足了测量系统大视场的检测要求并提高了检测装置的检测精度。

技术领域

本发明涉及三维测量系统标定技术领域，尤其涉及一种基于相移偏折测量系统的高精度标定方法。

背景技术

为解决高反射物体表面测量日益增长需求，相移偏折术由于其具有高精度、测量范围大、非接触性等特点，近年来被广泛关注和研究，而相移偏折测量系统的标定是影响其测量精度的重要因素。针对测量系统中标定难的问题，本发明研究了一种新的系统标定方法。该方法通过构造特征点,引入摄影测量系统作为转换中介得到显示屏坐标系与相机坐标系之间的转换关系，最终实现基于相移偏折测量的高精度标定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服相移偏折测量系统中显示屏和相机位姿关系标定难的问题，提供一种通过在显示屏上构造特征点的方法引入摄影测量系统坐标系作为转换中介，建立显示屏坐标系及相机坐标系的转换关系，实现显示屏和相机的标定。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：一种基于相移偏折术的检测系统的标定方法，该方法采用标定装置，包括工业相机，LCD（Liquid Crystal Display）显示屏，工控机，标定玻璃板，光源，轨道及X,Y,Z轴运动控制平台，该标定方法包括：S₁、标定工业相机的内参，调整好工业相机的工作距离，在相机的焦距范围内调整标定玻璃板的角度，相机收集m张图像传给工控机，工控机根据标定玻璃板的图像计算出相机的内参。S₂、在轨道内固定好标定玻璃板，调整并输入期望的分辨率参数R_x，R_y、标定范围、标定玻璃板参数、光源参数及图像预处理参数。S₃、标定工业相机的外参，运动控制平台控制相机到指定的位置拍摄标定玻璃板的图片，工控机根据图像计算出相机的外参，同时计算出该位置的工作距离Di并确定分辨率R_xi，R_yi，其中i代表了标定位置的索引号。S₄、标定系统的几何参数，在显示屏边缘构造n个反光特征点，显示屏显示标定图案，固定工业相机的位置，设置不同的曝光值，提取构造特征点和标定图案特征点在相机坐标系下的齐次坐标矩阵，通过坐标系转换求得构造特征点在显示屏坐标系下的齐次坐标矩阵M_{r_lcd}。S₅、拍摄构造的特征点和标定玻璃板的特征点，提取对应在摄影测量坐标系下的齐次坐标矩阵M_{r_phg}、M_{c_phg}，经过变换得到显示屏坐标系到摄影测量坐标系的转换矩阵。S₆、拍摄标定玻璃板，提取标定玻璃板特征点在相机坐标系下的坐标矩阵M_{c_cam}，结合M_{c_phg}，经变换得到摄影测量坐标系到相机坐标系的转换矩阵，进一步求解显示屏坐标系到相机坐标系的转换矩阵。