結構光視覺(jué)測量原理圖

 

 

我們不考慮鏡頭的畸變，將相機的成像模型簡(jiǎn)化為小孔成像模型，則特征點(diǎn)的圖像坐標Pf 與其在攝像機坐標系下的三維坐標P 之間的關(guān)系可表示為：

 

 

其中：（u,v）是特征點(diǎn)的圖像坐標，（u0,v0） 光軸中心的圖像坐標，（kx ky ）是X 軸，Y 軸方向的放大系數，（xc yc zc） 是特征點(diǎn)在攝像機坐標系下坐標，  Mc 是攝像機內參數矩陣。

 

結構光視覺(jué)投影成像模型：

 

 

設結構光在攝像頭坐標系的平面方程為：

 

 

依據激光條紋特征點(diǎn)圖像坐標就可以得到其在攝像機坐標系下的三維坐標

 

 

相機參數標定：

 

采用張正友提出的基于2D平面棋盤(pán)格的攝像機標定方法，利用Matlab攝像頭標定工具完成相機參數的標定。

 

攝像機標定工具箱主窗口：

 

 

用于攝像機標定的棋盤(pán)格圖像：

 

 

相關(guān)參考文獻可以查看張正友的論文：

 

Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration[J]. IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, 2000, 22(11): 1330-1334.

 

得到攝像機內參數矩陣：

 

 

結構光平面參數標定：

 

首先，激光器投射結構光平面到平面棋盤(pán)格上形成激光條紋，并通過(guò)CCD 攝像機采集激光條紋圖像。然后，對圖像進(jìn)行處理，提取激光條紋上的兩個(gè)特征點(diǎn)?？刂茩C器人按照一定的約束進(jìn)行運動(dòng)，從一個(gè)標定位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，從而產(chǎn)生兩條不共線(xiàn)的激光條紋，利用上述相同的圖像處理方法再次提取激光條紋上的兩個(gè)特征點(diǎn)。最后，利用結構光平面上的四個(gè)點(diǎn)來(lái)確定結構光平面方程參數。該方法可以在攝像機參數標定過(guò)程中，同時(shí)完成結構光平面方程參數的標定。同時(shí)，該方法不需要加工高精度的三維標定靶標，也不需要手工測量，標定過(guò)程簡(jiǎn)單實(shí)用。

 

試驗裝備：

 

一個(gè)六自由度機器人，一個(gè)CCD 工業(yè)攝像機，一個(gè)激光器和一個(gè)平面棋盤(pán)格靶標。

 

結構光平面參數標定系統示意圖：

 

 

攝像機坐標系位于攝像機中心，而世界坐標系位于平面棋盤(pán)格靶標上。一個(gè)特征點(diǎn)在攝像機坐標系下坐標與其在世界坐標系下坐標之間的對應關(guān)系可以用下式來(lái)表達：

 

 

標定過(guò)程如下：

 

（1）圖像獲?。?/div>