結構光三維測量系統標定的關鍵算法研究

朱統晶，周 平，2，劉欣冉，袁駿杰

（1.東南大學 生物科學與醫學工程學院，江蘇 南京210096；2.東南大學 蘇州研究院，江蘇 蘇州215123）

引言

由于具有非接觸、無損傷、高分辨率和速度快等優點，光學三維測量技術被廣泛應用于工業檢測、計算機輔助醫學、考古學和虛擬現實等各個方面，其中結構光三維測量技術被認為是最具有發展前途的三維輪廓測量方法。測量系統中，投影儀與相機的位置關系及內部參數都需要通過系統標定獲得，標定算法的精度直接影響測量系統的精度［1-3］。

基于結構光的三維輪廓測量系統標定常用特征圓標定板，提高特征圓的檢測精度有助于提高標定精度，故需對特征圓進行亞像素邊緣檢測。常用的亞像素邊緣檢測方法有插值法和矩方法。張虎等人利用灰度插值進行快速亞像素定位［4］。矩方法基于積分運算，具有很好的抗噪聲特性。Mitchell等人提出基于矩和灰度空間矩的邊緣檢測方法［5-6］，目的是求出邊緣模型中的4個參數。由于正交矩具有正交性和旋轉不變性，Ghosal與Bin等人分別提出基于Zernike正交矩［7］和正交傅里葉-馬林矩（OFMM）的亞像素邊緣定位方法［8］。曲迎東等人在保證亞像素精度要求的前提下，為了提高運算速度采用像素級、亞像素級邊緣檢測相結合的方法［9］。此外，數字投影儀和CCD相機都具有由gamma非線性變換引起的光柵非正弦化效應，影響系統標定精度［10-11］。為gamma效應建立模型是有效的解決途徑。Liu等人為相位測量輪廓術中的gamma效應數學模型進……