基于消隐点的线结构光测量系统标定方法

基于消隐点的线结构光测量系统标定方法

线结构光测量系统在工业检测、制造业等领域具有广泛的应用。而准确的系统标定是确保测量精度的关键环节。本文将详细介绍一种基于消隐点的线结构光测量系统标定方法，帮助读者更好地理解和应用这一技术。

一、消隐点原理

消隐点是指在空间中，当一条直线（或线段）与观察者的视线方向平行时，该直线（或线段）在视平面上消失的点。在基于消隐点的线结构光测量系统中，通过找到光平面与测量对象的交线上的消隐点，可以确定光平面的位置和方向。

二、标定方法

1.准备工作

（1）搭建线结构光测量系统，确保系统光路稳定、无干扰。

（2）选择一个已知尺寸的标准平面物体作为标定对象。

（3）调整相机和激光器位置，使光平面与标定对象充分相交。

2.标定步骤

（1）采集图像：在标定过程中，保持相机和激光器位置不变，调整标定对象的姿态，使其与光平面产生不同角度的交线。通过相机采集多张交线图像。

（2）提取交线：对采集到的图像进行处理，提取光平面与标定对象的交线。

（3）寻找消隐点：在提取的交线上，找到每个角度下的消隐点。

（4）建立坐标系：以消隐点为基准，建立空间直角坐标系。将相机坐标

系、激光器坐标系和标定对象坐标系统一到该坐标系下。

（5）求解参数：根据消隐点坐标和已知标定对象的尺寸，求解线结构光测量系统的内部参数（如相机焦距、主点坐标等）和外部参数（如激光器与相机的相对位置和姿态等）。

（6）验证标定结果：通过重新采集图像并计算交线上的消隐点坐标，验证标定参数的准确性。

三、注意事项

1.在标定过程中，确保标定对象的姿态调整准确，避免因姿态误差导致标定结果不准确。

2.采集图像时，要保持相机和激光器位置稳定，避免因抖动导致的图像模糊。

3.提取交线时，可以采用边缘检测、霍夫变换等算法，提高交线提取的准确性。

4.在求解参数时，可以采用最小二乘法、迭代优化等数学方法，提高标定结果的精度。

总结：

基于消隐点的线结构光测量系统标定方法在实际应用中具有较高的精度和稳定性。通过以上介绍，相信读者已对该方法有了更深入的了解。

结构光

结构光 编辑 1、激光从激光器发出,经过柱面透镜后汇聚成宽度很窄的光带,称为结构光.该光平面以一定角度入射在工件上,在工件上产生反射和散射 2、已知空间方向的投影光线的集合称为结构光 3、生成结构光的设备可以是将光点、光缝、光栅、格网或斑纹投影到被测物体上的某种投影设备或仪器,也可以是生成激光束的激光器 结构光的英文是structured light 结构光标定方法：基于立体标靶的激光平面标定，斜面标定法。 结构光技术（部分）(2006-10-26 17:12:56)转载▼ 分类：三维光学测量技术 结构光技术 结构光方法((Structured Light)是一种主动式光学测t技术，其基本原理是由结构 光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器(如摄 像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。结构光 测量方法具有计算简单、体积小、价格低、大盆程、便于安装和维护的特点，在实际三 维轮廓测量中被广泛使用，但是测量精度受物理光学的限制，存在遮挡问题，测量精度 与速度相互矛盾，难以同时得到提高。 光点式结构光测量方法需要通过逐点扫描物体进行测量，图像摄取和图像处理需要 的时间随着被测物体的增大而急剧增加，难以完成实时测量。用线结构光代替点光源， 只需要进行一维扫描就可以获得物体的深度图，图像获取和图像处理的时间大大减少(io)。如图1.3为线结构光的示意图，利用辅助的机械装置旋转光条投影部分，从而完成

对整个被测物体的扫描。 当采用光面结构光时，将二维的结构光图案投射到物体表面上，这样不需要进行扫 描就可以实现三维轮廓测量，测量速度很快，光面结构光中最常用的方法是投影光栅条纹到物体表面[}m,i2}。如图1.4所示为面结构光的示意图。 当投影的结构光图案比较复杂时，为了确定物体表面点与其图像像素点之间的对应 关系，需要对投射的图案进行编码，因而这类方法又称为编码结构光测量法。图案编码分为空域编码和时域编码。空域编码方法只需要一次投射就可获得物体深度图，适合于动态测量，但是目前分辨率和处理速度还无法满足实时三维测量要求，而且对译码要求很高。时域编码需要将多个不同的投射编码图案组合起来解码，这样比较容易实现解码，但要求投射的空间位置不变，而且难以实现实时测量.主要的编码方法有二进制编码、 二维网格图案编码、随机图案编码、彩色编码、灰度编码、邻域编码、相位编码以及混合编码等【13,14]0 结构光方法还有一类测量方法，原理是将光栅图案投射到被测物表面，受物体高度 的调制，光栅条纹发生形变，这种变形条纹可解释为相位和振幅均被调制的空间载波信号。采集变形条纹并且对其进行解调可以得到包含高度信息的相位变化，最后根据三角法原理计算出高度，这类方法又称为相位法。基于相位测量的三维轮廓测量技术的理论依据也是光学三角法，但与光学三角法的轮廓术有所不同，它不直接去寻找和判断由于物体高度变动后的像点，而是通过相位测量间接地实现，由于相位信息的参与，使得这类方法与单纯光学三角法有很大区别。 目前编码结构光法和相位法已成为三维轮廓测盘中的两个发展方向。相对编码结构 光法而言，相位测量法不需要复杂的编码，同时由于每一个图像像素点都可以获得三维数据，可以实现真正的全场测量，并且分辨率高，但是相位测量法需要对折叠相位进行

结构光系统标定

结构光系统标定 结构光系统标定是一种常用于三维重建和计算机视觉领域的技术。它通过使用结构光投射器和相机来获取物体的三维形状信息。在这篇文章中，我们将探讨结构光系统标定的原理、方法和应用。 一、原理 结构光系统标定的原理基于三角测量和相机模型。结构光投射器会发射一系列光条或光斑，这些光条或光斑会投射到物体表面上。相机会捕捉到这些投射在物体上的光条或光斑，并计算出它们在图像中的位置。通过分析光条或光斑在图像中的位置和相机参数，可以推导出物体的三维形状信息。 二、方法 结构光系统标定的方法可以分为两个步骤：相机标定和投射器标定。 1. 相机标定 相机标定是确定相机内外参数的过程。常用的相机标定方法包括使用棋盘格标定板、球体标定板或多个视角下的特征点标定。通过在不同位置和角度下拍摄标定板或特征点，可以计算出相机的内参（如焦距、主点位置）和外参（如相机的旋转矩阵和平移向量）。 2. 投射器标定 投射器标定是确定投射器的内外参数的过程。常用的投射器标定方

法包括使用棋盘格标定板或特殊的标定物体。通过在不同位置和角度下投射标定板或标定物体，可以计算出投射器的内参（如投射中心、投射方向）和外参（如投射器的旋转矩阵和平移向量）。 三、应用 结构光系统标定在许多领域都有广泛的应用。 1. 三维重建 结构光系统标定可以用于三维重建，例如建模文物、建筑物或人体等。通过获取物体的三维形状信息，可以实现精确的三维重建和测量。 2. 增强现实 结构光系统标定可以用于增强现实技术中。通过将虚拟物体与真实世界进行对齐，可以实现更加逼真的增强现实体验。 3. 人机交互 结构光系统标定可以用于人机交互界面的设计。通过识别手势或姿态，可以实现自然而直观的人机交互方式。 4. 工业检测 结构光系统标定可以用于工业检测中。通过获取物体的三维形状信息，可以实现缺陷检测、尺寸测量等应用。 总结：

线结构光三维测量原理

线结构光三维测量原理 线结构光三维测量原理是一种常用的三维测量技术，它通过投射一组 特殊的光线，形成一条条亮暗相间的线条，然后通过对这些线条的变 形进行测量，从而得到被测物体的三维形状信息。该技术具有测量速 度快、精度高、适用范围广等优点，被广泛应用于工业制造、医学影像、文化遗产保护等领域。 线结构光三维测量原理的基本思想是利用三角测量原理，通过测量光 线在被测物体表面上的投影变形，计算出被测物体表面上各点的三维 坐标。具体来说，该技术通常采用以下步骤进行： 1. 光源发射：将一束光线通过透镜或光纤束，聚焦成一条线状的光源。 2. 投射光线：将光源投射到被测物体表面上，形成一组亮暗相间的线条。 3. 感应光线：使用相机或其他光学传感器，对被测物体表面上的光线 进行感应，记录下每条线条的位置和形状。 4. 计算三维坐标：通过对每条线条的位置和形状进行分析，计算出被 测物体表面上各点的三维坐标。

线结构光三维测量技术的精度主要受到以下因素的影响： 1. 光源的稳定性：光源的稳定性直接影响到测量结果的准确性，因此需要选择稳定性好的光源。 2. 相机的分辨率：相机的分辨率越高，能够捕捉到的细节就越多，测量结果的精度也就越高。 3. 投射角度：投射角度的选择会影响到测量结果的精度和可靠性，需要根据被测物体的形状和特点进行合理的选择。 4. 被测物体表面的反射性质：被测物体表面的反射性质会影响到光线的反射和折射，从而影响到测量结果的准确性。 总的来说，线结构光三维测量技术是一种非常有用的三维测量技术，它具有测量速度快、精度高、适用范围广等优点，被广泛应用于工业制造、医学影像、文化遗产保护等领域。随着科技的不断发展，该技术的应用前景也将越来越广阔。

基于交比不变的线结构光标定方法研究

基于交比不变的线结构光标定方法研究 线结构光是一种常用的三维测量方法，其可以通过投射一组具有一定间隔的平行光线 来获得待测物体表面的形态信息。其中，线结构光的精度受到其光源的位置、相机的内外 参数以及待测物体表面形态的影响，因此需要进行精确的相机标定与光源标定。本文将基 于交比不变的线结构光相机标定方法来研究线结构光精确的标定方法。 1. 交比不变 交比不变是相机标定中的重要概念，其指的是相机在不同位置和姿态下所拍摄到的影 像上直线的交比不变。在实际测试中，由于光源的位置、相机的内外参数以及待测物体的 表面形态等方面的影响，拍摄到的不同位置和姿态下的影像中，同一地方的直线可能会发 生形变，因此我们需要通过交比不变来对直线进行修正，以保证标定结果的准确度。 2. 线结构光相机标定方法 2.1 坐标系设定 先将待测物体表面进行给定的坐标系设定，其中X、Y、Z坐标轴与相机光心的光轴平行，并满足左手坐标系的要求。同时，确定光源到待测物体表面的距离为d。 2.2 光源标定 通过移动光源来拍摄待测物体在不同角度下的影像，得到对应的世界坐标以及像素坐标。将像素坐标转换为归一化平面上的坐标，并通过交比不变来修正直线的形变。然后， 使用PNP算法计算出光源的空间位置。 通过在不同位置和姿态下拍摄棋盘格的影像来获取对应的世界坐标和像素坐标，进而 计算出相机的内外参数，包括相机的旋转矩阵、平移向量、内参数矩阵、畸变系数等。 将光源的空间位置和相机的内外参数带入联合标定公式中，通过最小二乘法进行求解，进而计算出待测物体表面上每个像素点的世界坐标和深度值，从而实现对待测物体表面形 态的三维测量。 3. 结论 本文基于交比不变的线结构光相机标定方法可以实现在不同角度下的线结构光三维测量，提高测量的精度。此外，交比不变思想可以应用到其他的相机标定方法中，提高相机 标定的准确性。

基于条纹投影的测量系统标定方法探究

基于条纹投影的测量系统标定方 法探究

基于条纹投影的测量系统标定方法探究 基于条纹投影的测量系统标定方法是一种常见的光学测量技术，可用于测量物体的尺寸、形状和表面缺陷等。下面将按照步骤来探究这种标定方法。 第一步是准备工作。首先，需要准备一台具有条纹投影功能的测量设备，如激光扫描仪或投影仪。然后，选择一块已知尺寸和形状的标准物体作为参考，以用于标定系统。最后，确保测量环境的稳定性，避免外界光源的干扰。 第二步是进行标定。将标准物体放置在测量设备的视野范围内，并调整设备的参数，使条纹投影在标准物体上形成清晰的图案。然后，使用设备自带的软件或算法，将标准物体的尺寸和形状与条纹图案进行匹配，建立起二者之间的关系。 第三步是验证标定结果。选择一些已知尺寸的物体进行测量，并与实际值进行比较。如果标定结果准确无误，则可以继续使用测量系统进行实际工作。如果存在误差，需要重新检查设备参数，并可能需要重新标定系统。

第四步是进行误差分析和校正。在实际测量中，由于设备本身的误差或环境条件的变化，可能会引入一定的测量误差。因此，需要进行误差分析，找出误差来源，并采取相应的校正措施。例如，可以使用附加的校正算法来修正误差。 最后一步是定期维护和校准。为了确保测量系统的准确性和稳定性，需要定期对系统进行维护和校准。这包括清洁设备的镜头和传感器，检查设备的稳定性和参数设置，以及重新进行标定和校准。 综上所述，基于条纹投影的测量系统标定方法是一种可靠的光学测量技术。通过准备工作、标定、验证、误差分析和校正、以及定期维护和校准等步骤，可以确保测量系统的精度和稳定性，从而提高测量结果的准确度和可靠性。

一种基于锯齿靶标的线结构光视觉传感器标定方法

（19）中华人民共和国国家知识产权局 （12）发明专利说明 书 （10）申请公布号 CN107218904B （43）申请公布日 2020.03.17（21）申请号CN201710573380.1 （22）申请日2017.07.14 （71）申请人北京航空航天大学 地址100191 北京市海淀区学院路37号 （72）发明人刘震;武群;潘晓 （74）专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司 代理人杨学明 （51）Int.CI 权利要求说明书说明书幅图（54）发明名称 一种基于锯齿靶标的线结构光视觉传感器标定方法 （57）摘要 本发明公开一种基于锯齿靶标的线结构光 视觉传感器标定方法，包括：在摄像机不带滤光 片的情况下，对线结构光视觉传感器中的摄像机 进行标定；在摄像机镜头前装好滤光片，摄像机 拍摄带有光条的锯齿靶标图像，获取光条与靶标 齿形边缘交点的图像坐标，即为特征点图像坐 标，基于交比不变性求解特征点在摄像机坐标系 下的三维坐标；考虑滤光片折射模型，通过非线 性优化方法解出滤光片参数及优化后的摄像机坐

标系下的特征点三维坐标；将靶标移动两次以 上，获取靶标所有位置特征点在摄像机坐标下的 三维坐标，拟合这些三维坐标点求解光平面方 程，完成标定；本发明适合在现场复杂光线环 境，甚至在摄像机带有滤光片情况下完成线结构 视觉传感器标定。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2017-09-29公开公开 2017-09-29公开公开 2017-09-29公开公开 2017-10-31实质审查的生效实质审查的生效 2017-10-31实质审查的生效实质审查的生效 2020-03-17授权授权

基于交比不变的线结构光标定方法研究

基于交比不变的线结构光标定方法研究 随着科技的发展，三维视觉系统在工业、医疗、军事等领域得到了广泛的应用。三维视觉系统的核心技术之一就是光标定方法。光标定的目的是确定相机的内部参数和外部参数，从而将二维图像像素坐标与实际世界坐标进行映射，实现三维重建和匹配。基于交比不变的线结构光标定方法是一种常用的光标定方法，本文将围绕这一主题展开研究。 交比不变的线结构光标定方法是基于几何约束的一种光标定方法，其原理主要基于交比不变的特性。交比不变是指当图像中的线段以平行线的形式呈现时，其交比不随相机运动和焦距的改变而改变。通过测量图像中线段的交比，就可以确定相机的内部参数和外部参数。具体的步骤包括：通过标定板获取特征点的二维图像坐标和三维世界坐标；然后，利用图像坐标和世界坐标的映射关系进行线段提取和交比计算；通过最小化重投影误差的方式求解相机的内参和外参。 与其他光标定方法相比，交比不变的线结构光标定方法具有以下几点优势： 1. 数据简单：只需要获取标定板上的特征点二维图像坐标和三维世界坐标即可进行光标定，无需额外的复杂数据处理。 2. 精度高：通过交比不变性，可以准确地确定相机的内部参数和外部参数，提高了光标定的精度。 3. 实时性强：由于方法简单直接，可以在相对较短的时间内完成光标定。 三、交比不变的线结构光标定方法存在的问题 1. 噪声干扰：在实际应用中，图像中的噪声会对线段交比的计算造成干扰，从而影响光标定的结果。 2. 稳定性差：当标定板的特征点分布不均匀或者相机拍摄角度发生变化时，光标定的稳定性会受到影响。 3. 可靠性低：由于线段交比的计算本身就是基于一定的几何约束，所以对于非理想情况下的图像，光标定的可靠性会受到影响。 1. 数据预处理：对图像进行去噪处理和边缘增强处理，以提高线段交比的计算精度。 2. 特征点提取：采用更加稳定和鲁棒的特征点提取算法，提高光标定的稳定性。 3. 模型优化：通过增加测量点数量、改进求解算法等方式对交比不变的线结构光标定方法进行优化，从而提高其可靠性和精度。

线结构光测量原理

线结构光测量原理 线结构光测量原理是一种非接触式三维测量技术，它通过投射一条光线在被测物体表面上形成一条亮线，然后通过相机拍摄这条亮线在被测物体上的投影，从而得到物体表面的三维形状信息。该技术在工业制造、医疗等领域得到广泛应用。 线结构光测量的原理基于三角测量原理，即通过相机拍摄被测物体表面上的投影图像和已知的光线参数，通过计算得到物体表面上每个点的三维坐标。在线结构光测量中，光源一般采用激光器或LED 灯，由于光的直线传播特性，光源发出的光束可以看作是一组平行的光线，它们被投射到被测物体表面上形成一条亮线。相机则用来拍摄这条亮线在被测物体表面上的投影。 由于物体表面的形状各异，亮线在被测物体表面上的投影也会不同，因此需要对亮线在被测物体表面上的投影进行处理，从而得到物体表面的三维形状。处理方法一般包括三维重建算法、图像匹配算法、拟合算法等。 线结构光测量技术具有非接触、高精度、高速度等优点，被广泛应用于工业制造、医疗、文化遗产保护等领域。在工业制造领域，线结构光测量可以用来测量零件的三维形状，帮助生产厂家检测零件是否符合要求，提高生产效率和品质。在医疗领域，线结构光测量可以用来制作义肢、矫形器等医疗器械，为患者提供更好的医疗服

务。在文化遗产保护领域，线结构光测量可以用来记录文物的三维形状，保护文物珍贵的文化遗产。 当然，线结构光测量技术也存在一些局限性。例如，被测物体表面必须为光滑表面，否则会影响测量精度；同时，光源和相机的位置需要固定，否则会导致测量误差。因此，在使用线结构光测量技术时需要注意这些局限性，从而提高测量精度。 线结构光测量技术是一种高精度、高速度、非接触式的三维测量技术，被广泛应用于工业制造、医疗、文化遗产保护等领域。随着科技的不断发展，线结构光测量技术也将不断完善和优化，为人们提供更好的服务。

线结构光三维测量原理

线结构光三维测量原理 一、引言 •三维测量在计算机视觉、机器人导航、工业质量控制等领域具有重要应用价值。 •线结构光三维测量是一种常用的三维测量技术，通过结构光的投射和捕捉，可以获取被测物体的三维形状信息。 二、线结构光的原理 1. 结构光投射原理 •使用激光器产生线光源，通过透镜将线光源聚焦成一条线，并投射到被测物体表面。 •被测物体上的曲面会使线光源在投影平面上产生畸变，通过测量畸变信息可以获取曲面形状。 2. 彩色编码技术 •为了提高测量精度，可以在结构光中引入彩色编码技术。 •彩色编码即在结构光中加入不同颜色的条纹，通过分析不同颜色之间的相位差，可以精确定位物体表面。 三、线结构光三维测量的步骤 1. 标定 1.使用平面标定板进行相机的标定，获得相机的内外参数。 2.标定板上划分均匀的网格，记录网格点的三维坐标和对应的像素坐标。 2. 投射结构光 •将标定好的相机和激光器对准，开始投射结构光。

3. 影像捕捉 1.使用相机捕捉被测物体上的结构光图像。 2.为了提高重建精度，可以在不同角度、不同曝光条件下采集多个图像。 4. 三维重建 1.对捕捉到的图像进行预处理，包括去噪、图像增强等。 2.使用相机标定参数和线结构光投影参数，将像素坐标转换为三维坐标。 3.使用三角剖分等算法，将多个视角的三维坐标进行融合，重建出被测物体的 三维形状信息。 四、线结构光三维测量的应用 1.制造业中的质量控制：可以用于检测产品表面的凹凸不平、形状变形等问题。 2.文物保护与修复：可以用于对文物进行精确的三维重建，为修复提供参考。 3.机器人导航：可以用于建立环境的三维模型，为机器人的导航和避障提供支 持。 4.虚拟现实和增强现实：可以用于生成真实感的虚拟场景，并与现实环境进行 融合。 五、线结构光三维测量技术的优缺点 1. 优点 •非接触式测量，对被测物体没有破坏。 •测量速度快，可以实时获取三维形状信息。 •测量精度高，可以达到亚毫米级别。 2. 缺点 •受环境光影响，需要在较暗的环境下进行测量。 •受遮挡影响，如果被测物体有部分区域被遮挡，无法获取完整的三维形状。 六、结论 •线结构光三维测量是一种常用的三维形状获取技术，通过结构光的投射和捕捉，可以实现对被测物体的快速、精确测量。

线结构光原理和基本技术及应用

《计算机视觉技术》作业 线结构光技术 结构光就是把一个具有一定样式的光（面状、网状或者其它复杂的形式）按照已知的角度照射到一个物体上。这种技术对于图像采集并获取空间信息是十分有用的。根据光学投射器所投射的光束模式的不同，结构光模式又可以分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式及网格结构光模式等。 1 线结构光定义 线结构光模式又称为光带模式[1]。如图1所示，激光器投射的光束通过一柱面镜在空间形成一窄的激光平面，当与物体的表面相交时便在物体表面产生一亮的光条。该光条由于物体表面深度的变化以及可能的间隙而受到调制，表现在图像中则是光条发生了畸变和不连续，畸变的程度与深度成比例，不连续则显示出了物体表面间的物理间隙。线结构光视觉的任务就是从畸变的光条图像信息中获取物体表面的三维信息。实际上，线结构光模式也可以说是点结构光模式的扩展。过摄像机光心的视线束在空间中与激光平面相交产生很多交点，在物体表面处的交点则是光条上众多的光点，因而便形成了与点结构光模式中类似的众多的三角几何约束。与点结构光模式相比较，线结构光模式的测量信息量大大增加，而其实现的复杂性并没有增加，因而得到广泛应用。 图1 线结构光模式 线结构光传感器主要由两部分组成，一为由半导体激光器柱面镜组成的面光发生系统，二为由平面镜与线阵CCD组成的成像装置。传感器的基本原理为：激光器发射的激光经柱面镜转换后成为线光源，投射出的扇形面与被测物相交于一条直线经另一光轴上的CCD摄像系统成像并转换为电信号，送计算机系统进行分析处理得到所需的参数。 2 线结构光原理 线结构光成像三维扫描法的光学模型采用的是小孔成像原理，成像系统必须满足Scheimpflug条件[2]才能准确地在像机光敏面上成像，该条件的推导如图2所示。

光纤陀螺测量系统标度因数标定方法.docx

光纤陀螺测量系统标度因数标定方法1引言 光纤陀螺测量系统是指使用光纤陀螺作为角速度传感器的惯性测量系统，应用于运载器导航、飞行器姿态控制、大地测量、隧道定向以及土木工程结构形变测量等军事和民用领域[1]。光纤陀螺标度因数是光纤陀螺测量系统的关键参数，光纤陀螺输出的数字量除以标度因数后转换为角速度的测量值，因此标度因数的精度直接影响测量系统的应用精度[2]。光纤陀螺测量系统的标度因数常规标定方法主要有单速率法、多速率法和角增量法。由于光纤陀螺的标度因数非线性误差、转台速率波动和速率准确性误差的影响，这些方法均存在一定的标定误差，随着光纤陀螺精度的提升，抑制标定方法误差对提高测量系统应用精度的重要意义得到凸显[3]。针对标度因数标定问题，那永林等提出通过合理控制采样时间，对各输入速率点进行整圈采样，抵消地速分量的影响并降低转台速率波动的影响，可以更加准确地对陀螺标度因数进行测试[4]；李绪友等对使用转台角位置作为标定基准的角增量法和使用转台角速率作为标定基准的角速率法的标定精度进行了比对分析，提出角增量法比角速率法的标度因数标定精度高一个数量级[5]；以上研究成果已成为行业内基本公认的结论。近年来，针对光纤陀螺测量系统的标定问题，主要的研究集中在提高标定效率以

及优化设备资源等方向[6-9，但未完全解决光纤陀螺测量系统的标度因数标定精度问题。本文对光纤陀螺测量系统的标度因数标定方法进行研究，在对现有方法进行分析的基础上，提出了一种遍历速率角度基准式标定方法（遍历角基法）并与常规标定方法进行了比对试验，结果表明，该方法可以有效的提高标度因数的标定精度，进而提高系统的应用性能。 2现有标定方法分析 光纤陀螺测量系统中通常包含三个相互正交安装的光纤陀螺，由于三个轴的标定过程相同，为简便起见，本文仅表述单个轴向的标定过程，并略去系统的安装、对轴等过程和安装误差的解耦计算方法。 2.1单速率法 单速率法标定也称为正反转法，具体步骤为：（1）使转台以角速率ω逆时针旋转，速率稳定后，记录t秒光纤陀螺数据均值Ff；（2）使转台以角速率ω顺时针旋转，速率稳定后，记录t秒光纤陀螺数据均值Fr。t的设置依据是：其中m为整数，以使t秒内陀螺转动的路径为整圈。标度因数K的计算方法为：单速率法操作简单，效率高，是光纤陀螺测量系统的基本标定方法，但只使用了一个角速率作为激励，光纤陀螺的标度因数非线性误差和转台的速率误差均对标定精度有影响，标定结果可能存在较大误差。

线结构光标定原理

线结构光标定原理 线结构光是一种常用于三维空间重建和测量的光学技术。它利用模式化投影线（也称为结构光）对目标物体进行投影，通过相机捕捉到的结构光图案，可以推导出目标物体的三维坐标信息。线结构光的原理主要包括光源投影、相机捕捉和数据处理三个方面。 首先，线结构光的光源投影是通过一种特殊的光源来实现的。常用的光源包括激光，LED灯等。这些光源会发出条纹状的结构光，通常是水平或垂直的条纹。光源的投影角度、密度和亮度对最终测量结果有着重要的影响。因此，在进行光源选择和设置时，需要根据实际需求和测量目标的特点进行调整和优化，以获得高质量的数据。 其次，相机捕捉是线结构光的另一个重要组成部分。相机通常放置在光源的相对位置，并与光源构成一条直线。当结构光在物体表面上投影时，相机将通过透镜捕捉到结构光的图像。这些图像被传送到计算机进行数据处理。在进行相机的设置和校准时，需要注意相机与光源的相对位置、成像清晰度、光源波长等一系列参数的调整，以确保获得准确、可靠的测量结果。 最后，数据处理是线结构光的最关键步骤之一。通过对捕捉到的结构光图案进行分析和处理，可以推导出目标物体的三维坐标信息。数据处理的方法常见的有相位偏移法和图像匹配法。 相位偏移法是线结构光常用的一种数据处理方法。在这种方法中，光源会周期性地改变光强，从而引起相位的变化。相机通

过连续捕捉到的带有相位偏移的结构光图案，可以通过相位差异计算三维坐标。这种方法的优点是精度高，但对环境光的干扰较大。 图像匹配法是另一种常用的数据处理方法。在这种方法中，相机捕捉到的结构光图像与预先设定的参考图像进行匹配。通过计算结构光图像与参考图像之间的相似度，可以推导出目标物体的三维坐标。图像匹配法的优点是对环境光的干扰较小，但精度相对较低。 线结构光的光标定原理的核心是通过光源投影、相机捕捉和数据处理等步骤实现。它可以用于各种领域的测量和重建，如三维扫描、工业自动化、医学成像等。然而，在实际应用中，线结构光的测量精度会受到多种因素的影响，如光源投影均匀性、相机成像模糊度、目标物体表面反射率等。因此，在进行线结构光测量时，需要对这些因素进行合理的考虑和优化，以提高测量精度和可靠性。 总之，线结构光是一种常用的光学技术，其原理包括光源投影、相机捕捉和数据处理三个方面。通过合理设置和优化这些参数，可以实现对目标物体的三维坐标测量和重建。线结构光具有广泛的应用前景，可以应用于多个领域，具有重要的实际意义。

基于结构光三维重构系统的标定方法研究

基于结构光三维重构系统的标定方法 研究 摘要：本文主要研究了基于结构光三维重构系统的标定方法，该方法 可以准确地计算相机和投影仪之间的空间关系，以提高三维重构的精 度和效率。首先介绍了结构光三维重构系统的原理和优势，然后分析 了该系统的标定流程，包括相机内参数标定、投影仪内参数标定和外 部参数标定。接着详细讨论了标定误差的来源和影响，并提出了一些 改善标定精度的方法。最后通过实验验证了所提出的标定方法的有效 性和实用性。 关键词：结构光、三维重构、标定、相机内参数、投影仪内参数、外 部参数、标定误差、改善方法、实验验证 一、引言 随着三维产品数字化的需求日益增加，三维重构技术变得越来越重要。结构光三维重构系统是一种常见的基于光线投影的三维重构方法，它 可以快速、准确地获取复杂物体的三维模型。但是，该系统的精度和 效率取决于相机和投影仪之间的准确定位。因此，如何准确地计算它 们之间的空间关系是一个关键问题。 目前，结构光三维重构系统的标定方法主要包括相机内参数标定、投 影仪内参数标定和外部参数标定。其中，相机内参数标定是指确定相 机的焦距、主点和畸变系数等内参，投影仪内参数标定则是确定投影 仪的分辨率、中心点和畸变系数等内参，外部参数标定是确定相机和 投影仪之间的外参，包括它们之间的位置和姿态。这三个标定步骤的 精度都会影响最终重构结果的精度。

本文在前人的基础上，对结构光三维重构系统的标定方法进行了研究，分析了标定误差的来源和影响，提出了一些改善标定精度的方法，并 通过实验验证了所提出的标定方法的有效性和实用性。 二、结构光三维重构系统的原理和优势 结构光三维重构系统是一种基于光线投影的三维重构技术，它利用投 影仪将结构光投射到物体表面上，相机拍摄物体表面反射的结构光图案，通过计算图案的形变和位移，推断出物体表面的三维形状。相比 其他三维重构方法，结构光三维重构具有以下优势： 1. 速度快：结构光三维重构系统可以快速获取物体表面的三维形状， 通常可以在数秒或数分钟内完成。 2. 灵活性高：该系统可以适用于不同形状、大小和材质的物体，不需 要对物体进行接触或破坏性检测。 3. 精度高：该系统可以实现亚毫米级的精度，适用于高精度测量和精 细加工。 4. 可重复性好：该系统可以重复性地测量物体，以验证和修正前一次 测量的结果。 三、结构光三维重构系统的标定流程 结构光三维重构系统的标定流程包括相机内参数标定、投影仪内参数 标定和外部参数标定三个步骤。下面将分别介绍这三个步骤的具体内容。 1. 相机内参数标定

基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法

基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法 吉峰;郭新年;曹沁婕;白瑞林;于圣龙 【摘要】In order to calibrate the structured light eye-in-hand system, the self-calibration approach based on active vision is proposed. In this calibration method, by precisely controlling the robot, 2 groups of translational motion and 1 group of motion with rotating are conducted. The intrinsic parameters of camera, and the normal vectors of eye-in-hand rotation matrix and the light plane are calibrated by 2 groups of translational motion, and the translational section of eye-in-hand matrix and the depth information of the light plane are calibrated by 1 group motion with rotating. The test results show that this calibration approach is simple, specific target is not requested, feature selection is easy, testing result is stable, the accuracy is ±1. 02 mm. This provides important significance to structured light eye-in-hand system in industrial fields.%为 实现结构光手眼系统的标定,提出一种基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法。该标定方法精确控制机器人进行2组平移运动和1组带旋转运动：2组平移运动 标定出摄像机内参数、手眼矩阵的旋转部分和光平面的法向量；1组带旋转运动标定出手眼矩阵的平移部分和光平面的深度信息。试验结果表明,该标定方法简单,无 需使用特定靶标,特征选取容易,测试结果稳定,定位精度可达到±1.02 mm,对结构光手眼系统在实际工业现场的使用有重要意义。 【期刊名称】《自动化仪表》 【年(卷),期】2015(000)002

结构光测量系统的标定方法综述

结构光测量系统的标定方法综述 刘顺涛;骆华芬;陈雪梅;徐静 【摘要】结构光测量技术具有无接触、测量速度快、测量精度较高且成本较低等优点而被广泛应用到各个领域.结构光测量系统的精度取决于系统标定精度.综述了结构光测量系统的现有标定方法,即基于矩阵变换的摄影测量法、基于几何关系的三角测量法和多项式拟合法.摄影测量法可以进一步分为伪相机法、逆向相机法和光平面法.从误差扩散、对投影仪标定的依赖性、精密辅助标定装置、操作复杂度等方面对上述标定方法进行了对比.指出标定方法的研究趋势是从实验室方法向现场标定技术的转变,要求标定装置简单、标定过程便捷、标定时间快速且精度高.【期刊名称】《激光技术》 【年(卷),期】2015(039)002 【总页数】7页(P252-258) 【关键词】测量与计量;结构光;标定;误差 【作者】刘顺涛;骆华芬;陈雪梅;徐静 【作者单位】成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部,成都610092;清华大学机械工程系,北京100084;成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部,成都610092;清华大学机械工程系,北京100084 【正文语种】中文 【中图分类】TN247

Key words:measurement and metrology; structured light; calibration; error E-mail:*************** 基于结构光的3维测量系统是一种利用特定光源照射目标形成人工特征，由摄像机采集这些特征进行测量的系统。通过编码可以使光源投射出的图案具有特定结构(投射光被称为结构光)。基于结构光的3维测量系统主要由投影仪(或光栅机)、摄像机和计算机组成。测量时，投影仪将一定相位编码的结构光图像投射到被测工件表面，结构光图像会因为被测工件的表面高低不同而发生畸变，摄像机捕获变形的结构光图像，并利用三角测量法求解出工件表面的3维形状和轮廓。根据投射图像的不同，可以分为点结构光[1]、线结构光[2]、多线条结构光[3]、面结构光[4-5]。其中面结构光通过空间编码、直接编码和时间编码等策略[6-7]可以快速地获得整个工件的表面3维形状，具有更高的测量速度与测量效率而被越来越广泛地应用。本文中仅讨论面结构光，以下结构光均指面结构光。基于结构光的测量方法以其结构简单、图像处理容易、实时性强及精度较高等优势在逆向工程[8]、磨具设计[9]、工业检测[10]、质量控制[11]、文物保护[12]、医学成像[13]、农业测绘[14]、水下探测[15]等领域取得了广泛应用，近年来随着技术的发展，结构光进一步实现了对反光物体[16]、动态目标的测量[17]，这为结构光提供了更广阔的应用前景。 利用基于结构光的3维测量系统实现3维测量的核心在于，求解物体上任意一点的3维信息关于摄像机采集到图像像点和投影仪投射的结构光图案的函数，该函数涉及的系统参量包括摄像机坐标系与世界坐标系之间的变换矩阵、投影仪与摄像机光心的位置等。对这些参量进行求解的过程称为基于结构光的3维测量系统的标定。结构光测量系统的标定精度对系统的测量精度具有决定性的作用。 多年来人们针对传统的结构光测量系统标定进行了大量研究。目前，已有的基于结构光的3维测量系统的标定方法主要有三大类：基于矩阵变换的摄影测量法、基