一種線結構光平面的標定方法

李忠祥,周哲海,2*,陳 麗 ,趙 爽,李 勇

(1.北京信息科技大學 機械工業現代光電測試技術重點實驗室,北京 100192;2.北京信息科技大學 光電測試技術及儀器教育部重點實驗室,北京 100192)

引 言

近些年來,線結構光3維測量系統因其結構簡單、穩定度高、效率高、量程大、非接觸等優勢,在3維模型重建、物體3維輪廓檢測、逆向工程等領域獲得了廣泛應用,體現出了相當廣闊的應用前景[1-3]。在線結構光3維測量系統中,測量的精度主要取決于系統標定的精度,而線結構光的光平面標定是系統標定中的關鍵部分[4-5]。

現有的光平面標定法主要分為矢量法[6-7]、幾何法[8-9]和數學計算法[10-12]3種類型。其中,矢量法是使用向量叉乘的思想來求解光平面的坐標,該方法計算速度較快,實際操作也相對簡單,但是精度相對較低。幾何法是利用幾何思維來求解光平面的方程,隨著研究的不斷深入,許多新的方法被不斷提出,例如,LI等人[13]使用一組設計好的正交平面,并在兩個平面上繪制兩組平行線,首尾相連可以得到多個直角三角形,將光條照射在各個平面上,直角三角形的光條長短關系使用交比不變原理可獲取交點的坐標值,最后使用非線性優化獲得最終結果;PAN等人[14]提出的一種基于條紋點位置不確定性補償的交比不變方法,最終標定精度的均方根 (root mean square,RMS)可以達到0.4 mm;CHEN等人[15]也提出了一種基于光束整形系統和交比不變方法的光平面標定方法,可以使被測物的輪廓掃描測量精度達到0.005 mm。數……