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专利号: 2022107510669
申请人: 长春师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于光栅投影测量系统的改进标定方法,其特征在于:所述方法具体为:步骤一:引入传统相移-高度模型中的参数

式(1)是经典光栅投影测量系统的高度-相位映射关系式,其中,L为投影仪光心或CCD摄像机光心到参考平面的垂直距离,D为投影仪和摄像机两光心之间的距离,λ0为栅线的节距,是光栅投射到参考平面后,在参考面上沿着X轴方向,相位变化一个周期(2π)对应的像素变化值;

步骤二:求解参数L

在摄像机成像和标定过程中涉及到世界坐标系(OW,XW,YW,ZW)、摄像机坐标系(OC,XC,YC,ZC)、T图像物理坐标系(O’,x,y)和图像像素坐标系(O”,u,v),成像的过程也即是空间物点在这四个坐标系中的一系列变换过程;

在标定过程中,目标平面的空间姿态可以任意变换的,当目标平面被限制在参考平面内时,目标平面为参考平面,那么L可以看作是相机的光中心与世界坐标平面之间的距离,根据外部参数确定了世界坐标系与摄像机坐标系之间的空间位置关系,摄像机标定是为了采集摄像机在空间的位置和内部参数,用以建立摄像机平面和成像平面的像素点之间的映射关系;

在校准过程中,相机光学中心与参考平面之间的垂直距离L可以转换为相机光中心与棋盘格校准平面之间的垂直距离,即L是CCD相机光中心在世界坐标系中的Z值的长度;从世界坐标系到摄像机坐标系的转换过程可以通过旋转矩阵R和平移向量t来实现;转换公式为:由式2可得:

当Xc、Yc、Zc均为0时,用公式(3)计算Zw的绝对值,即相机光学中心与参考平面之间的垂直距离L;

步骤三:求解参数D

在双目相机模型中,左和右相机的空间位置关联相关如下,其中Pl和Pr分别是左右的坐标相机在世界坐标系统,Rp和Tp是右相机相对于左相机的旋转和平移矩阵;

Pr=Rp*Pl+Tp

外部参数Rp和Tp是相对于相机的投影仪;其中旋转矩阵Rp的形式是平移向量Tp的形式是当CCD相机与投影仪之间的光中心连接线平行于参考平面时,通过平移向量Tp计算出距离D,计算公式如下:

2.根据权利要求1所述的一种基于光栅投影测量系统的改进标定方法,其特征在于:步骤三中,投影仪标定实验步骤为:第一步:进行单目摄像机标定记录摄像机内外参;第二步:投影棋盘格目标平面,并获取角点数据;第三步:计算投影仪内外参数;第四步:根据投影仪外参并计算投影仪与摄像机的相对位置关系。