结构光三维测量系统的建模与标定(17)

3D视觉建模,计算机视觉

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文

列的标定板和相应菱形方格阵列的投影仪标定光栅，通过激光定位校Ｊ下标定板的位置，使投影仪投影的菱形方格落在标定板的白色间隙内，由摄像机记录投影仪关闭前、后的标定板图像作为标定图像，对标定图像进行处理获得摄像机标定的基础数据，采用两步标定法实现摄像机的标定，根据摄像机标定结果计算出投影仪标定点的空间坐标，与对应的投影仪图像平面标定点坐标匹配作为基础数据实现投影仪的标定，根据投影仪坐标系和摄像机坐标系之间的转换关系实现系统几何参数的标定。解决了标定点的精确自动提取问题，实现摄像机和投影仪及测量系统的综合标定，具有重要的工程实用价值。但是标定过程过于复杂，对标定板和投射图案的要求也很高。

１．３课题的主要研究内容

本课题来源于国家自然科学基金（６０５７２０３０）的部分研究内容。

主要研究内容如下：

１．改进系统的数学模型

在三角法的原理基础上，改进结构光三维测量系统的数学模型，将投影仪的

内外部参数引入其中，并且考虑摄像机和投影仪的镜头畸变和图像的倾斜形变。

２．改进摄像机和投影仪的标定方法

在张正友摄像机平面标定法的基础上作了改进，用红／蓝棋盘代替了标准的

黑／白棋盘以提高黑白摄像机在暗区的对比度。将投影仪看作摄像机的倒置，利用相移法使得投影仪能够捕获标定图像，统一摄像机和投影仪的标定方法。

３．系统仿真实验

应用３ｄｓＭＡＸ软件仿真三维测量系统，在仿真系统中对内外参数已知的摄

像机和投影仪进行标定，并对比标定结果与真实值之间的误差。利用仿真系统对不同物体进行表面测量，通过对实验结果的分析来验证本文改进方法的正确性。

４．系统物理实验

利用ＣＣＤ摄像机和ＤＬＰ投影仪组建结构光三维测量系统，完成对摄像机和

投影仪的标定，进行物理实验，对实验结果进行分析和讨论。

５．设计并编写系统标定程序和三维重构程序

在Ｍａｔｌａｂ环境下编写了摄像机和投影仪标定程序、三维物体空间坐标计算程序和三维重构程序。