基于线结构光参考平面的多摄像机灵活标定方法研究

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基于交比不变的线结构光标定方法研究

基于交比不变的线结构光标定方法研究线结构光是一种常用的三维测量方法，其可以通过投射一组具有一定间隔的平行光线来获得待测物体表面的形态信息。

其中，线结构光的精度受到其光源的位置、相机的内外参数以及待测物体表面形态的影响，因此需要进行精确的相机标定与光源标定。

本文将基于交比不变的线结构光相机标定方法来研究线结构光精确的标定方法。

1. 交比不变交比不变是相机标定中的重要概念，其指的是相机在不同位置和姿态下所拍摄到的影像上直线的交比不变。

在实际测试中，由于光源的位置、相机的内外参数以及待测物体的表面形态等方面的影响，拍摄到的不同位置和姿态下的影像中，同一地方的直线可能会发生形变，因此我们需要通过交比不变来对直线进行修正，以保证标定结果的准确度。

2. 线结构光相机标定方法2.1 坐标系设定先将待测物体表面进行给定的坐标系设定，其中X、Y、Z坐标轴与相机光心的光轴平行，并满足左手坐标系的要求。

同时，确定光源到待测物体表面的距离为d。

2.2 光源标定通过移动光源来拍摄待测物体在不同角度下的影像，得到对应的世界坐标以及像素坐标。

将像素坐标转换为归一化平面上的坐标，并通过交比不变来修正直线的形变。

然后，使用PNP算法计算出光源的空间位置。

通过在不同位置和姿态下拍摄棋盘格的影像来获取对应的世界坐标和像素坐标，进而计算出相机的内外参数，包括相机的旋转矩阵、平移向量、内参数矩阵、畸变系数等。

将光源的空间位置和相机的内外参数带入联合标定公式中，通过最小二乘法进行求解，进而计算出待测物体表面上每个像素点的世界坐标和深度值，从而实现对待测物体表面形态的三维测量。

3. 结论本文基于交比不变的线结构光相机标定方法可以实现在不同角度下的线结构光三维测量，提高测量的精度。

此外，交比不变思想可以应用到其他的相机标定方法中，提高相机标定的准确性。

线结构光视觉系统标定新法及其振动测控应用

线结构光视觉系统标定新法及其振动测控应用邱志成;肖骏【摘要】激光视觉是一种在工业检测领域应用广泛的测量方式,其标定是视觉检测系统搭建的基础.为此,提出了一种新型线结构光视觉系统标定方法.采用张氏标定法完成相机标定,通过提取标定板上的激光条纹特征,根据三面共线条件进行处理完成结构光平面的标定,并对标准尺寸进行测量以验证标定结果的准确性.接着基于该系统搭建了柔性臂振动测控实验台,并用其对柔性臂振动进行检测,设计了一种非线性控制器抑制柔性臂的振动.实验结果表明,提出的标定方法三维检测精度可达0.1mm,得以应用在柔性臂的振动检测上,设计的控制器也可在短时间内抑制柔性臂的振动,以此验证了标定方法的检测效果和振动抑制的有效性.%Laser vision is a widely used measurement method in industrial detection, and its calibration is the key in developing visual sensing systems.Thus, a new calibration method of the structured light vision system was proposed.Zhang's calibration method was introduced to accomplish camera calibration.Then, the feature of the laser stripe on the calibration board was extracted, and the calibration of the structured light plane was carried out after processing, based on the collinear condition of three planes.Meanwhile, the standard size was tested to verify the accuracy of the calibration result.Based on this system, an experimental platform for vibration measurement and control of the flexible arm was constructed.The vibration of the flexible arm was measured by this system, and a nonlinear PD controller was designed to suppress the vibration.The experimental results demonstrate that the 3 Dmeasurement precision ofthe proposed calibration method can reach 0.1 mm;thus, this can be successfully applied to measure the vibration of the flexible arm, and the designed controllercan also suppress this vibration in a short time.Finally, the effectiveness of the calibration method and vibration suppression is verified.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2019(027)001【总页数】11页(P230-240)【关键词】激光视觉;系统标定;振动检测控制;非线性控制【作者】邱志成;肖骏【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东广州 510641;华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东广州 510641【正文语种】中文【中图分类】TP212.61 引言激光视觉系统是指结合激光和工业相机，将激光打在待测物表面，通过相机拍摄表面的光斑并进行相应图像处理以获取对象三维信息的一类系统。

基于交比不变的线结构光标定方法研究

基于交比不变的线结构光标定方法研究随着三维视觉技术的发展，其在现实生活中的应用越来越广泛，其中三维点云数据的获取是其中非常关键的一环。

而在三维点云数据的获取过程中，需要对相机进行标定，以获得准确的三维数据信息。

本文针对基于交比不变的线结构光相机标定方法进行了研究，旨在探索一种更准确、更稳定的相机标定方法。

1. 研究背景在三维视觉中，线结构光是一种常用的三维数据采集方法，通过使用线结构光可以获取目标场景的三维点云数据。

在进行三维数据采集之前，需要对相机进行标定，以获得相机的内参和外参信息，从而保证采集到的三维数据准确可靠。

过去的相机标定方法存在着精度不高、鲁棒性不强等问题，因此有必要对相机标定方法进行深入研究，以提高相机标定的准确性和稳定性。

2. 研究内容本文基于交比不变的线结构光相机标定方法进行了研究。

在研究过程中，首先对线结构光的原理进行了深入的分析，包括线结构光的形成原理、相机成像原理等。

针对传统的线结构光相机标定方法存在的问题进行了分析，包括误差累积、对噪声敏感等。

然后，提出了基于交比不变的线结构光相机标定方法，该方法利用了线结构光的特性，通过交比不变性来提高相机标定的准确性和稳定性。

4. 研究成果通过实验验证，我们得到了基于交比不变的线结构光相机标定方法的有效性和稳定性。

与传统的线结构光相机标定方法相比，基于交比不变的方法在标定精度和鲁棒性上都有了明显的提升。

通过对比实验结果，我们得出了基于交比不变的线结构光相机标定方法的优势和不足之处，为今后的研究提供了参考和借鉴。

5. 研究意义本文的研究成果对于提高三维视觉技术的应用效果具有重要的意义。

基于交比不变的线结构光相机标定方法不仅可以提高相机标定的准确性和稳定性，还可以推动三维视觉技术在各个领域的应用。

未来，我们将继续深入研究三维视觉技术，探索更多新的方法和技术，为实现三维数据的准确采集和应用提供更强有力的支持。

基于Scheimpflug定律的线结构光系统摄像机标定方法

基于Scheimpflug定律的线结构光系统摄像机标定方法王平江;吴娟娟【摘要】建立了基于倾斜镜头的摄像机标定模型,给出了利用HALCON软件的简便标定方法.以线结构光传感器模型为基础,深入研究了满足Scheimpflug定律的恒聚焦光路系统,Scheimpflug定律使光敏元件和镜头之间产生了一个夹角,镜头相对于相机是倾斜放置的.针对倾斜镜头的标定做了相应的研究,利用传统摄像机标定的线性与非线性模型建立了基于倾斜镜头的摄像机数学模型,并利用HALCON机器视觉软件给出流程化的标定步骤.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)010【总页数】6页(P10-14,19)【关键词】Scheimpflug定律;恒聚焦光路;倾斜镜头;线结构光;标定;HALCON 【作者】王平江;吴娟娟【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院国家数控系统工程技术研究中心,武汉 430000;华中科技大学机械科学与工程学院国家数控系统工程技术研究中心,武汉 430000【正文语种】中文【中图分类】TP290 引言在光电检测领域，激光三角法以其快速、非接触、高精度的特点，被广泛使用，其中市场上出现最多的是基于线结构光的激光三角测量系统，已经有相应的产品，如北京大恒公司代理国外厂商LMI Technologies INC的Gocator智能传感器系列产品，通过投射线结构光达到测距、测截面轮廓等目的。

线结构光三维测量系统的标定是获取三维信息的关键步骤，有许多学者都对其进行了研究，但是多数都不是恒聚焦光路，对摄像机的标定采用传统的线性模型与非线性模型，有如学者周富强、张广军[1]，提出了一种新的基于自由移动平面参照物的表面视觉传感器全部参数的高精度简易标定方法；学者陈新禹等[2]提出的提出了一种基于单一圆形标靶标定线结构光视觉传感器的方法，他们的系统都是基于摄像机和透镜平行放置来建立的。

本文以线结构光三维测量系统为支撑，为达到高精度测量，设计了满足恒聚焦光路条件的硬件系统，由于光路条件的改变，原有的摄像机标定的线性模型以及非线性模型不足以描述本系统摄像机模型，因此本文深入研究了恒聚焦光路的数学模型，并建立了基于倾斜镜头的摄像机标定模型。

基于交比不变的线结构光标定方法研究

基于交比不变的线结构光标定方法研究
随着计算机视觉和图像处理技术的快速发展，结构光三维测量技术已经得到广泛应用。

在结构光三维测量技术中，光标定是非常重要的一环，它直接影响到测量系统的精度和稳
定性。

传统的光标定方法存在着很多局限性，例如对环境光、材料光学特性变化等因素敏感，不利于实际工程应用。

本文将研究基于交比不变的线结构光标定方法，探讨其在光学
测量系统中的应用。

2. 基于交比不变的线结构光标定方法
本文将研究基于交比不变的线结构光标定方法。

交比不变是指在透视投影中，直线的
交比在透视变换下保持不变。

该特性可以用来建立投影矩阵和相机参数之间的关系，从而
实现对光标定的精确测量。

具体来说，就是通过投影仪投射出的结构光上的特定直线特征，利用相机捕捉到的图像进行线特征提取和线段匹配，然后通过交比不变的原理进行标定，
最终得到相机和投影仪的内外参数。

3. 实验设计
为了验证基于交比不变的线结构光标定方法的有效性，本文设计了一系列的实验。

我
们搭建了一个结构光测量系统，包括相机、投影仪和标定板。

然后，我们使用标定板进行
光标定，并通过基于交比不变的线结构光标定方法进行参数标定。

我们对标定结果进行验
证和分析，评估基于交比不变的线结构光标定方法的精度和稳定性。

基于交比不变的线结构光标定方法是一种创新的光标定方法，通过研究和实验验证，
我们证明了该方法在光学测量系统中具有重要的应用价值。

希望本文的研究能够为光学测
量领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。

线结构光三维建模相机标定方法

标系到图像坐标系的变换公式为院
T
T
zc
晌尚上上上
xu yu 1
裳捎梢梢梢
晌上 xc 裳梢 =上yc 梢尚上 zc 捎梢
晌尚上上上
f 0 0
0 f 0
0 0 1
裳捎梢梢梢
渊2冤
其中 f 为相机焦距遥
1.3 图像坐标系到像素坐标系 u-v 的转换
图像坐标系到像素坐标系的转化公式为院
晌尚上上上
u 淄 1
性的论述，对内部参数和外部参数的标定模型进行了总结，分析了评价标定误差大小的指标，并对如何提高标定精度进行了讨论。
【关键词】非正交；频分复用；傅里叶变换；复用增益
【中图分类号】TP391.41
【文献标识码】A
【文章编号】1006-4222（2018）03-0006-02
前言
近年来随着智能制造[1]的迅速发展袁视觉测量技术成为了机器获得现实世界信息的一种重要途径袁其重要性逐渐引起人们广泛的重视遥三维建模技术是视觉测量技术的一个重要组成部分袁由于其可以准确获得现实世界中物体的形状和位置等信息袁在智能制造领域成为了不可或缺的一部分遥目前的三维建模技术主要有单目视觉和多目视觉两种袁两种技术的理论基础和研究对象都是相同的遥单目视觉测量使用一台相机和线结构光发生器配合使用袁具有标定方法[2]简单尧成本低尧抗干扰能力强和操作简便等优点遥相对多目视觉来说袁单目视觉的立体匹配[3]较容易实现袁误差较小且易实现袁因此近年来在形状检测尧运动跟踪和三维重建领域有越来越重要的应用遥
储形式为一个 3 阶方阵袁方阵表达式衫
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基于棋盘格的线结构光平面标定方法

基于棋盘格的线结构光平面标定方法李瑞;熊显名【摘要】线结构光的三维扫描测量系统中,除摄像机标定之外线结构光平面的标定也是至关重要的环节,因为其与最终得到的三维坐标的准确性有直接的关系.由于传统的方法大多需要借助其它设备,且价格昂贵、步骤复杂、效率低下.因此,文章提出了一种全新的线结构光平面标定方法.该方法仅仅使用棋盘格作为平面靶标,在保证线结构光投射到棋盘格的前提下,平面靶标可自由移动位置.通过在摄像机坐标系中提取激光平面上的特征点,并利用这些特征点计算出激光平面的方程,从而得出激光平面与空间坐标系的位置关系.实验证明该方法成本低、步骤简单、效率高、具有很好的通用性.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2017(024)004【总页数】4页(P6-9)【关键词】计算机视觉;结构光平面;三维扫描测量;标定;平面靶标【作者】李瑞;熊显名【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TP391.4近年来在计算机视觉测量领域中，借助光电传感器件的三维测量技术越来越成为人们关注的焦点，该技术通过计算机视觉测量原理和光电传感器对立体空间中的被测物体进行测量，进而得到其三维轮廓信息。

该项技术具有非接触、快速、准确的特点。

因此，在逆向工程、在线检测、医学、考古等领域中的应用越来越广泛[1]。

但是，在进行三维扫描之前，首先要对线结构光平面参数进行标定。

目前，许多的专家学者都对线结构光平面参数标定进行了大量研究。

R.Dewar和K.W.James在1988年提出了拉丝的标定方法。

该方法使用几根细金属丝按照一定间距分别固定在支架上，把线结构光投射到细金属丝上，计算出金属丝上的线结构光点的空间坐标，然后利用这些点拟合光平面的方程[2]，这种方法对标定物的精度和金属丝的定位精度要求非常高，不宜推广。

徐光佑等人在1995年提出了交比不变法，是通过获取激光平面与标定靶上的3个以上已知的精确共线特征点在的空间直线方程，并利用交比不变的原理求解光平面与靶标相交的点的坐标[3]。

基于线结构光的双目视觉目标位姿测量研究

基于线结构光的双目视觉目标位姿测量研究贺勇标，杨天龙，鲁国峰，廖建国(湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201)摘要：为了应对在复杂情况下对无有效特征物体的非接触目标位姿测量，文中提出了一种基于结构光的双目视觉目标位姿测量方法，通过将结构光投射到目标物体上，结合2台工业摄像机组成一个结构光双目视觉测量系统。

重点介绍了光条中心提取方法、立体匹配方法的选择，以及对结构光双目测量系统的测量模型，并进行了平面板件偏转角的测量实验，验证了测量方法的可行性与有效性。

关键词：光条提取；立体匹配；位姿测量中图分类号:TP 391.9文献标志码:A文章编号：1002-2333(2017)05-0001-03Study of Target Pose Measurement Based on Binocular Vision of Linear Structure LightHE Yongbiao, YANG Tianlong, LU Guofeng, LIAO Jianguo(School of Mechanical & Electrical Engineering , Hunan University of Science and Technology , Xiangtan 411201, China )Abstact: In order to deal with the non-contact target pose measurement of non-effective objects under complex conditions ,this paper proposes a new binocular vision target pose measurement method based on structured light . By projecting the structural light onto the target object , two industrial cameras form a structured light binocular vision measurement system . In this paper , the extraction method of the stripe center , the choice of the stereo matching method and the measurement model of the binocular measurement system are introduced .Keywords: light center extraction ; stereo matching ; position measurement引言测量技术是机械生产制造领域学科研究和高端制造的眼睛，是现代制造业自动化生产的重要基础技术之一[1]。

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ｏｎｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｌａｎｅｅｍｉｔｔｅｄｂｙｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔ
ＺｈａｎＤｏｎｇ，ＸｉａｏＪｉａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
ｃｏｍｍｏｎｉｆｅｌｄｏｆｖｉｅｗ（ＦＯＶ），ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｉｆｅｌｄｇｌｏｂａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｃａｍｅｒａｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｄｉｉｃｆｕｌｔ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｍｕｌｔｉ —
光条特征点在对应摄像机坐标系中坐标。通过结构光基准平面内，不同摄像机坐标系中至少３组非共线特征点坐标信息，求解相邻摄像机外部参数。分别进行标定试验和精度验证试验，试验结果表明该方法切实可行。关键词：机器视觉；标定；参考平面；多摄像机；线结构光
ｐｌｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ，ａｌｆｅｘｉｂｌｅｍｕｌｔｉｐｌｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｌａｎｅｅｍｉｔｔｅｄｂｙｔｈｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃ —
究了一种基于线结构光参考平面的灵活标定方法。标定过程中，以空间中同时覆盖相邻摄像机视角的结构光平面作为标定参考基准，在不同摄像机视角中，自由移动平面靶标多次，确保每次移动后靶标与结构光相交，并能在各自摄像机中清晰成像，摄
像机拍摄靶标图像。提取靶标图像中角点坐标、激光光条特征点坐标。借助靶标平面与摄像机坐标系外部参数矩阵，求解激光
中图分类号Βιβλιοθήκη ：Ｕ２１６．３ＴＨ８７３．７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５２０．２０４０
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｌｅｆｘｉｂｌｅｍｕｌｔｉｐｌｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄ
基于线结构光参考平面的多摄像机灵活标定方法研究
占栋，肖建
（西南交通大学电气工程学院成都６１００３１）
摘
要：多摄像机视觉测量系统中不同视觉传感器空间分布广，无公共视角，现场标定十分困难。针对多摄像机标定问题，研
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｍｕｌｔｉｐｌｅｃａｍｅｒａｖｉｓｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｖａｒｉｏｕｓｖｉｓｕａｌｓｅｎｓｏｒｓｈａｖｅｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｗｉｄｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｎｏ
第３６卷第９期２０１５年９月
仪器仪表学报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｉｆｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
Ｖｏ１．３６Ｎｏ．９
Ｓｅｐ．２０１５
ｔｕｒｅｄｉｆｇｈｔｓｏｕｒｃｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｎｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｐｌａｎｅｔｈａｔｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｃｏｖｅｒｔｈｅＦＯＶｏｆｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔ
ｃａｍｅｒａｓｉｎｔｈｅｓｐａｃｅｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｌａｎｅ．ＩｎｔｈｅＦＯＶｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｍｅｒａｓ，ｔｈｅｐｌａｎａｒｔａｒｇｅｔｉｓｆｒｅｅｌｙｍｏｖｅｄｓｅｖｅｒ－