[发明专利]一种基于一般成像模型的微小物体测量系统标定方法

摘要

本发明公开了一种基于一般成像模型的微小物体测量系统标定方法，以标定板平面建立平面坐标系，用相机获取三幅不同姿态的标定板图像进行去模糊处理并通过椭圆拟合获取圆心的像素坐标。(3)利用一般成像模型找到相机获取的图像上每个像素在世界坐标系上对应的光线方程。(4)通过八步相移法和格雷码的方法得到标定板的相位，根据相位将相机获取的圆心坐标匹配到投影仪圆心坐标，并用(3)相同的方法找到每个像素对应的到投影仪的光线方程。(5)根据每个像素点分别在相机和投影仪下找到的光线求得交点即可获取物体的三维坐标。本发明对一般成像模型进行改进，并且使设备尽量简单、易于实现，同时又摆脱了依靠位移台获取精密位移距离的限制。

主权项

1.一种基于一般成像模型的微小物体测量系统标定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：根据三角法固定带有远心镜头的摄像机和投影仪，在它们公共的工作距离内摆放一个圆形阵列的标定板，利用投影仪在标定板表面投射光栅条纹；同时对于摄像机的成像平面，建立以像素点为单位的图像坐标系u-v，坐标系的原点位于图像的左下角，横、纵像素轴分别为u轴和v轴；/n步骤2：用摄像机拍摄某一姿态下的标定板图像及被标定板调制过的光栅图；记为第一幅标定板图像和第一组标定板光栅图；以标定板的左上角为坐标原点，标定板的水平线为X轴，竖直线为Y轴，垂直于XY平面的直线为Z轴，建立标定板平面坐标系XYZ，该坐标系为第一个标定板坐标系；使控制标定板绕其平面坐标系Y轴转动，并在X轴、Y轴、Z轴方向上任意移动，然后用摄像机分别获取两幅不同姿态的标定板图像和对应的光栅图；分别记为第二、第三幅标定板图像和第二、第三组标定板光栅图；同时根据这两幅不同姿态的标定板和第一标定板坐标系的建立方法分别建立对应姿态的标定板坐标系，分别为第二、第三个标定板坐标系；/n步骤3：采用自卷积的算法对步骤2获取的第一、第二、第三幅标定板图像进行去模糊处理，并对去模糊处理后的图像进行椭圆拟合获取三个姿态下标定板圆心的像素坐标；/n步骤4：通过步骤3从摄像机获取的标定板二维图片中定位出三个姿态下标定板上圆心坐标；对步骤2中获取的第一、第二、第三组标定板光栅图采用八步相移法和格雷码的方法得到三个姿态下标定板上圆心坐标对应的标定板的相位；根据得到的标定板的相位将三个姿态下标定板上圆心坐标匹配到各个姿态下的投影仪圆心像素坐标；/n步骤5：将第一、第二、第三个标定板坐标系中的任一一个坐标系作为世界坐标系；根据步骤3获取的三个姿态下标定板圆心的像素坐标利用一般成像模型找到相机获取的标定板图像上每个像素点在世界坐标系上对应的光线方程，即像素点在相机下的光线方程；根据步骤4获取的三个姿态下的投影仪圆心像素坐标利用一般成像模型找到投影仪对应的标定板图像上每个像素点在世界坐标系上对应的光线方程，即像素点在投影仪下的光线方程；/n步骤6：根据步骤5得到的像素点在相机下的光线方程和像素点在投影仪下的光线方程求得交点，该交点即为物体的三维坐标。/n