结构光三维测量系统的建模与标定(2)

3D视觉建模,计算机视觉

哈尔滨理工大学Ｔ学硕七学位论文

结构光三维测量系统的建模与标定

摘要

结构光三维测量技术是目前商业上最实用的光学非接触三维测量技术。它

以其原理简单、非接触、高效率、易于实现、测试过程自动化和较高的测量精

度等优点，在现代测量领域占有重要地位，受到人们的高度重视，是解决非接触三维测量问题的一个有效途径。它弥补了传统的接触式测量的过程中损伤物体表面和不能测量柔性表面物体的缺陷，可实现对多种被测物体三维形状的测

且里。

本文改进了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，改进了摄像机和投影仪标定方法。在３ｄｓＭＡＸ和Ｍａｔｌａｂ软件的基础上，对结构光三维测量系统进行了深入研究，主要研究内容如下：

１．由结构光三维测量系统的基本原理出发，在目前比较典型，应用也比较

广泛的三角法数学模型的基础上，考虑了摄像机镜头畸变和图像倾斜形变的影响，对模型做了改进。

２。在上述摄像机数学模型的基础上，将投影仪看作是逆向的摄像机模型，

利用相移法获得空间点和投影仪ＤＭＤ点的对应关系，进而在两步法和平面标定法的基础上改进了摄像机和投影仪的标定方法。

３．在３ｄｓＭＡＸ中建立结构光三维测量仿真系统，并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。利用标定后的仿真系统进行了物体三维测量实验。

４．利用ＣＣＤ摄像机和ＤＬＰ投影仪组建测量系统，并完成了对摄像机和投

影仪的标定，利用标定后的系统进行了测量实验。

实验结果表明，仿真标定参数的相对误差小于０．２５％；仿真系统测量误差

小于０．２ｍｍ；物理实验焦距标定误差小于０．１ｍｍ；成像中心点标定误差小于０．５个像素；实际系统平面测量误差小于０．４ｍｍ；对复杂三维表面的重构得到了较好的视觉效果。关键词结构光；建模：标定；仿真