视觉测量传感器系统结构参数设计分析

第３６卷第１２期２００９年１２月

光电工程

Ｏｐｔｏ—ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖ０１．３６，Ｎｏ．１２

Ｄｅｃ，２００９

文章编号：１００３—５０１Ｘ（２００９）１２—００５６—０６

视觉测量传感器系统结构参数设计分析

吴彰良１，２，孙长库１，杨中东１

（１．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津３０００７２

２．郑州轻工业学院机电工程学院，郑州４５０００２）

摘要：依据三角法建立了基于线结构光和对称式双目立体视觉的两种典型视觉传感器坐标测量系统数学模型。通过对坐标测量模型及传感器各结构参数之间的相互关系分析，研究了线结构光视觉传感器和双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数及其误差对系统综合测量精度的影响关系特性。在对各结构设计参数综合分析的基础上，提出了视觉传感器坐标测量系统结构参数优化准则，并给出了线结构光视觉传感器及双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数的一般性设计原则与方法。

关键词：线结构光视觉传感器；双目立体视觉传感器；计算机视觉；误差分析；参数优化

中图分类号：ＴＰ２１２．１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３．５０１Ｘ．２００９．１２．０１２ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ

ＶｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｅｎｓｏｒＳｙｓｔｅｍ

ＷＵ

Ｚｈａｎｇ．１ｉａｎ９１＇．，ＳＵＮＣｈａｎｇ－ｋｕｌ，ＹＡＮＧＺｈｏｎｇ．ｄｏｎ９１

（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＩｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉ－ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｍｏｄｅｌｓｏｆｔｗｏｔｙｐｉｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｏｆａｌｉｎｅ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｖｉｓｕａｌｓｅｎｓｏｒａｎｄａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｕａｌＳ既ｌｓｏｒａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｎｅ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｖｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒ；ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｖｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎ；ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

０引言

基于计算机视觉测量技术，重构三维场景与物体的三维模型，确定物体在三维空间中的形状、大小、位置和方向，在工业生产中的应用越来越广泛。典型的实现方法有基于双目立体视觉传感器的被动视觉测量系统和基于线结构光视觉传感器的主动视觉测量系统【ｌ。Ｊ。在计算机视觉测量系统中，视觉传感器是视觉测量系统信息摄取的感知器，是测量系统获得信息的重要来源。线结构光视觉传感器是用激光器投射出一个被扩束的光平面到被测物体表面上形成一投射亮线，此亮线被物体表面轮廓几何信息调制后，再由摄像机摄取其图像并基于主动三角法求出物体的三维几何信息。激光投射器与摄像机的几何关系，以及摄像机

收稿日期：２００９－０７—１３。收到修改稿日期：２００９－０８－２６

作者简介：吴彰良（１９６８一），男（汉族），河南高城人。副教授，博士研究生，主要从事精密测试技术及仪器方向的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｚｌ２２０６＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｅｌｌ。

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