结构光测量系统的结构分析
结构光测量方法
结构光测量方法我折腾了好久结构光测量方法，总算找到点门道。
一开始，这玩意对我来说就像是一团乱麻，完全不知道从哪下手。
我首先得搞清楚啥是结构光。
打个比方，这就像是给一个物体穿上一层带特殊图案的衣服，然后通过观察这层衣服被物体扭曲后的样子，就能知道物体的形状啥的。
我开始就不懂这个原理呀，看那些理论概念就跟看天书似的。
我试过用一些简单的设备来做这个测量。
就拿个投影仪当结构光的发生器，然后拿个摄像头来拍被照射后的物体。
这第一步，就把我难住了。
那个投影仪投放的光线图案得是精心设计的，我最开始就随便找了个普通的图案投影过去。
我的天，得到的结果那真是一团糟，物体根本没办法准确测量。
后来我才知道得用那种有特定编码或者有规则形状的图案才行。
调摄像头又是一个大挑战。
我最开始总是对不准焦，拍出的照片特别模糊。
然后我就只能一遍又一遍调整摄像头的位置和参数，就像在黑暗中摸索一样。
一会儿这个参数调大了，物体变形了，一会儿那个参数调小了，根本看不见光的图案了。
这个过程我失败了好多回。
在分析采集到的图像方面，我又犯了错误。
我原本以为只要把图像中的光图案识别出来就完事儿了，哪知道还得考虑光的强度变化、反射率这些让人头疼的东西。
有时候光反射太多了，图像就过度曝光，好多信息就没了。
真的，这就像炒菜的时候盐放多了一样，这道菜就毁了。
还有测量距离的时候，我不确定自己的计算方法对不对。
我就参考了好多资料，就跟找不同的人打听路一样。
最后发现，要根据光图案的变形程度、光传播的原理等来准确计算。
我给想做这方面尝试的朋友提个建议，一定要把基本的理论搞清楚，哪怕它像难懂的绕口令一样。
还有，每一个小步骤都要仔细琢磨，不能想当然。
不然就像我开始的时候一样，浪费好多时间在错误的路上。
另外，多拿些简单的物体做练习，就像学骑自行车先在平地上练一样。
比如说先从测量正方体这种形状规规矩矩的物体入手，等熟悉了，再去测量那些复杂形状的东西。
我还认为尝试不同的设备组合也是个好办法。
非接触式3D测量技术
4.1 三维激光扫描技术
4.1.1 典型的基于面结构光三维测量系统的结构 典型的基于面结构光三维测量系统的结构简图如图4.1所示。此系统由一个数字光栅投
影装置和一个（或多个）CCD摄像机组成，测量时使用数字光栅投影装置向被测物体投射 一组光强呈正旋分布的光栅图像，并使用CCD摄像机同时拍摄经被测物体表面调制而变形 的光栅图像；然后利用拍摄得到的光栅图像，根据相位计算方法得到光栅图像的绝对相位 值；最后根据预先标定的系统参数或相位-高度映射关系从绝对相位值计算出被测物体表 面的三维点云数据。此系统涉及相位计算、系统参数标定和三维重建等多个关键技术[41]。
环境空气湿度：10%-90% 非液化（请尽量保持环境干燥）。
环境光线：应将本机器置于无频闪光源、弱光照的稳定光强环境。
工作环境：置于可稳定放置的环境中工作。通常将其与三脚架稳固连接，或者直接将
其置于工作平台上使用。
其他要求：工作时测量系统与样品的工作距应保持固定，直至扫描测量结束（周围无
震动源）。请勿敲击、碰撞本产品，运输时请将其置于工具箱中，轻拿轻放。 2、配置要求 电源：220V 交流电源 操作系统：Windows7 32位旗舰版或专业版（推荐） 电脑：台式电脑 处理器：英特尔Core i5 750 @ 2.67GHz 主板：微星P55-SD50 (MS-7586) 芯片组：英特尔Core Processor DMI - P55 Express 芯片组 内存：4 GB ( 金士顿DDR3 1333MHz ) 主硬盘：500 GB (西数WDC WD5000AAKS-00V1A0) 主显卡：512 MB (Nvidia GeForce GT 240) 显示器：19英寸宽屏（1440x900）液晶显示器
结构光三维测量系统精度分析及验证
结构光三维测量系统精度分析及验证范生宏;刘昌儒;亓晓彤;曹冬雨;张丽华;吴亚军;王孟【摘要】文中建立了结构光测量系统数学模型，并分析了结构光测量精度的影响因素。
同时在结构光光条图像处理中改进了原有方法，使用了一种新的快速光条中心提取算法。
文章通过设计标准板进行了精度检测实验，分析了系统对标准宽度和深度的测量精度。
实验结果表明，该测量方法对深度的检测精度优于0.2 mm，对宽度的检测精度优于0.3 mm，可以满足亚毫米级微小变形检测的精度要求，是一种有效的微小变形检测和三维测量方法。
%The mathematical model of structure light measurement system is established, and the factors influencing the measurement accuracy are analyzed. At the same time, a fast new light strip center edge extraction algorithm is used in the image processing method, which improves the extraction accuracy distinctly. The accuracy testing experiments are designed and analyzed by standard plate. The experimental results show that the measurement accuracy of this method is better than that of 0.2mm and 0.3mm, and reached in the detection depth and width on the regular groove, which can fully meet the requirements of sub-millimeter small deformation detection accuracy. It is an effective detection method.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P52-56)【关键词】结构光;微小变形;标定;精度分析;验证【作者】范生宏;刘昌儒;亓晓彤;曹冬雨;张丽华;吴亚军;王孟【作者单位】中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国地质大学北京土地科学与技术学院，北京 100083;北京控制工程研究所，北京 100190;北京控制工程研究所，北京 100190;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TP391现代工业制造已经得到了飞速发展，同时对工业精密测量技术提出了新的要求。
基于消隐点的线结构光测量系统标定方法
基于消隐点的线结构光测量系统标定方法线结构光测量系统在工业检测、制造业等领域具有广泛的应用。
而准确的系统标定是确保测量精度的关键环节。
本文将详细介绍一种基于消隐点的线结构光测量系统标定方法，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、消隐点原理消隐点是指在空间中，当一条直线（或线段）与观察者的视线方向平行时，该直线（或线段）在视平面上消失的点。
在基于消隐点的线结构光测量系统中，通过找到光平面与测量对象的交线上的消隐点，可以确定光平面的位置和方向。
二、标定方法1.准备工作（1）搭建线结构光测量系统，确保系统光路稳定、无干扰。
（2）选择一个已知尺寸的标准平面物体作为标定对象。
（3）调整相机和激光器位置，使光平面与标定对象充分相交。
2.标定步骤（1）采集图像：在标定过程中，保持相机和激光器位置不变，调整标定对象的姿态，使其与光平面产生不同角度的交线。
通过相机采集多张交线图像。
（2）提取交线：对采集到的图像进行处理，提取光平面与标定对象的交线。
（3）寻找消隐点：在提取的交线上，找到每个角度下的消隐点。
（4）建立坐标系：以消隐点为基准，建立空间直角坐标系。
将相机坐标系、激光器坐标系和标定对象坐标系统一到该坐标系下。
（5）求解参数：根据消隐点坐标和已知标定对象的尺寸，求解线结构光测量系统的内部参数（如相机焦距、主点坐标等）和外部参数（如激光器与相机的相对位置和姿态等）。
（6）验证标定结果：通过重新采集图像并计算交线上的消隐点坐标，验证标定参数的准确性。
三、注意事项1.在标定过程中，确保标定对象的姿态调整准确，避免因姿态误差导致标定结果不准确。
2.采集图像时，要保持相机和激光器位置稳定，避免因抖动导致的图像模糊。
3.提取交线时，可以采用边缘检测、霍夫变换等算法，提高交线提取的准确性。
4.在求解参数时，可以采用最小二乘法、迭代优化等数学方法，提高标定结果的精度。
总结：基于消隐点的线结构光测量系统标定方法在实际应用中具有较高的精度和稳定性。
线结构光测量原理
线结构光测量原理一、引言光学测量技术在工业制造和科学研究中广泛应用，其中线结构光测量技术是其中一种常见的非接触式三维形貌测量方法。
本文将详细介绍线结构光测量原理。
二、线结构光测量概述线结构光测量是通过投射一系列平行或等距的光条或光点，利用被测物体表面反射或散射的光线信息，通过相机成像和数字图像处理等方法，得到被测物体表面的三维形貌信息。
这种技术适用于对各种形状、大小及复杂程度的物体进行精确快速地三维形貌检测。
三、线结构光投影原理1. 光源选择线结构光投影需要使用高亮度、高稳定性和长寿命的激光作为光源。
常见的激光器有半导体激光器和氦氖激光器等。
2. 投影方式选择根据被测物体的大小和形状以及实际应用需求，可以选择平行投影或斜向投影方式。
平行投影方式适合于大型物体表面形貌测量，而斜向投影方式适合于小型物体表面形貌测量。
3. 投影光线的平行化为了确保投影光线的平行性，需要使用特殊的透镜或棱镜对激光进行调制和聚焦，使得激光束变成一条平行的线条或点阵。
四、被测物体表面反射原理当投射的光线照射到被测物体表面时，会发生反射和散射现象。
其中，反射现象是指光线从被测物体表面上反弹回来；散射现象是指部分光线在经过物体表面后发生偏折和扩散。
五、相机成像原理1. 相机选择相机需要具有高分辨率、高灵敏度和低噪声等特点。
常用的相机有CCD相机和CMOS相机等。
2. 摄像头位置选择摄像头与激光器之间的距离以及摆放角度会影响到成像质量。
一般情况下，摄像头与激光器之间应保持一定距离，并且角度不宜过大或过小。
3. 图像采集与处理相机采集到的图像需要进行数字化处理，包括去噪、滤波、边缘检测、图像配准等步骤。
最终得到的是被测物体表面的三维坐标信息。
六、误差分析线结构光测量中存在多种误差来源，如光源稳定性、投影光线平行度、摄像头位置不准确等。
这些误差会对最终的测量结果产生影响，因此需要进行误差分析和校正。
七、应用领域线结构光测量技术广泛应用于机械制造、汽车工业、电子制造等领域。
线结构光三维测量系统关键技术的研究
线结构光三维测量系统关键技术的研究
线结构光三维测量系统是一种利用线结构光技术实现三维测量的新型非接触式测量系统，广泛应用于零件的形状测量、复杂零件的几何量测，机器人产品质量检测、产品立体
检测以及空间运动学机器视觉测量系统中。
近年来，由于线结构光技术的持续发展，线结
构光三维测量系统的精度和测量速度不断提升，使三维测量技术在更多的工业领域得到应用。
线结构光三维测量系统以视觉三角测量原理为核心，使用高速相机搭配光缆或激光系
统照明，其能够对物体形状、面曲面波纹等表面特征快速准确地进行三维测量。
若使用激
光系统照明，在高度范围内，测量精度能达到毫米量级，测量速度更加快捷。
线结构光三维测量系统有一整套完备的关键技术，包括激光系统、图像采集系统、图
像处理技术、三维测量算法以及联网系统等。
激光系统的关键技术是激光投射仪，激光投
射仪能够在物体表面投射出各种线条形状的线结构光。
图像采集系统要求拥有高质量、高
速度以及高精度的图像采集系统，图像处理技术要求计算机能够进行自动识别复杂形状的
三维物体，三维测量算法理论要求采用能够提高测量精度且计算较少的三角测量数学模型，以此加快系统测量速度。
最后，线结构光三维测量系统要求采用稳定可靠的网络系统，以实现远程监控和可视
化管理，实现更加便利的操作和管理，提高企业的工作效率。
结构光三维测量原理
结构光三维测量原理
结构光三维测量是一种非接触式三维测量技术，其原理是利用一种由光源发出的光斑或光条，投射在待测物体上，通过对光斑或光条的形变进行测量，来获取待测物体的三维形状信息。
具体而言，结构光三维测量系统通常由三部分组成：光源、投影系统和相机。
光源可以是激光器、LED灯等，其作用是发出一束光线；投影系统可以是透镜、衍射光栅等，其作用是将光线投影成光斑或光条；相机则用来拍摄被投影的光斑或光条在待测物体上的形变图像。
通过对这些图像进行处理，如去噪、滤波、匹配等操作，可以得到待测物体的三维形状信息。
结构光三维测量技术具有非接触式、高精度、高效率等优点，广泛应用于机器人、测绘、制造等领域。
其主要应用包括三维形状重建、表面缺陷检测、变形分析等。
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基于线结构光测量系统标定的研究
• 87•本课题基于线结构光视觉测量的方法，实现三维重建工作。
其中测量系统参数标定是首要步骤，并且对精度产生影响。
传统的标定方法需要借助价格昂贵的实验仪器，且标定步骤十分复杂，效率低下。
本文结合实验室现有仪器和开发环境，将标定分为相机标定和光平面标定两部分。
本方法仅使用棋盘格作为平面标靶，只需要保证结构光能够投影到棋盘格，并且棋盘格可以自由移动。
相机标定部分选用张正友方法，得出内参和外参矩阵，以及修复畸变后得图像。
光平面标定部分使用线结构光和自由移动平面靶标，得出光平面方程。
引言：如今工业迅速发展，传统的测量工具越来越难以满足现在的测量要求。
二维工业相机作为常用工具虽然可以很方便地获取图像，但是丢失了深度信息。
基于线结构光的测量技术具有较高的测量精度和较快的响应速度，在精密仪器测量、产品检验、道路检测等领域有较好的应用。
该测量方法依据三角测量法则，由线激光器发出激光并投射到被测工件表面，利用结构光面与相机之间的位置关系建立数学模型并提取工件表面信息。
本文主要研究的是三维测量系统中的标定部分，本文结合实验室现有仪器和开发环境，将测量系统标定分为相机标定和光平面标定两部分。
在相机标定部分已经有了大量成熟的理论，例如基于径向约束的方法，基于主动视觉的方法等。
本实验决定采用张正友提出的定方法。
在传统标定法中需要借助高精度的三维标定块来完成，而张正友教授提出的方法仅需使用一个打印出来的棋盘格。
大大节省了成本，同时也提高了精度便于操作。
国内外学者对光平面标定也有着大量的研究，R.Dewar和K.W.James 提出了拉丝的标定方法。
这种方法需要高精度的定位仪器，所以不便于实验室使用。
段发阶提出了齿形标靶法，齿形标靶较难制作，且对精度要求较高，所以不适合。
本文选用一种基于自由标靶平面的方法，利用相机标定得出的内参外参后，通过求取结构光条纹与靶标平面内直线的交点来拟合得到结构光面平面方程。
该标定过程与简单，易于实现，且成本低。
结构光系统标定
结构光系统标定结构光系统标定是一种常用于三维重建和计算机视觉领域的技术。
它通过使用结构光投射器和相机来获取物体的三维形状信息。
在这篇文章中，我们将探讨结构光系统标定的原理、方法和应用。
一、原理结构光系统标定的原理基于三角测量和相机模型。
结构光投射器会发射一系列光条或光斑，这些光条或光斑会投射到物体表面上。
相机会捕捉到这些投射在物体上的光条或光斑，并计算出它们在图像中的位置。
通过分析光条或光斑在图像中的位置和相机参数，可以推导出物体的三维形状信息。
二、方法结构光系统标定的方法可以分为两个步骤：相机标定和投射器标定。
1. 相机标定相机标定是确定相机内外参数的过程。
常用的相机标定方法包括使用棋盘格标定板、球体标定板或多个视角下的特征点标定。
通过在不同位置和角度下拍摄标定板或特征点，可以计算出相机的内参（如焦距、主点位置）和外参（如相机的旋转矩阵和平移向量）。
2. 投射器标定投射器标定是确定投射器的内外参数的过程。
常用的投射器标定方法包括使用棋盘格标定板或特殊的标定物体。
通过在不同位置和角度下投射标定板或标定物体，可以计算出投射器的内参（如投射中心、投射方向）和外参（如投射器的旋转矩阵和平移向量）。
三、应用结构光系统标定在许多领域都有广泛的应用。
1. 三维重建结构光系统标定可以用于三维重建，例如建模文物、建筑物或人体等。
通过获取物体的三维形状信息，可以实现精确的三维重建和测量。
2. 增强现实结构光系统标定可以用于增强现实技术中。
通过将虚拟物体与真实世界进行对齐，可以实现更加逼真的增强现实体验。
3. 人机交互结构光系统标定可以用于人机交互界面的设计。
通过识别手势或姿态，可以实现自然而直观的人机交互方式。
4. 工业检测结构光系统标定可以用于工业检测中。
通过获取物体的三维形状信息，可以实现缺陷检测、尺寸测量等应用。
总结：结构光系统标定是一种重要的技术，它可以用于三维重建、增强现实、人机交互和工业检测等领域。
通过相机标定和投射器标定，可以获取物体的三维形状信息。
圆结构光系统深孔圆度测量方法研究
圆结构光系统深孔圆度测量方法研究
陈振亚;马卓强;李翔;沈兴全;杨尚进;苗鸿宾;卢传杰
【期刊名称】《红外与激光工程》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。
搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。
测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。
【总页数】7页(P194-200)
【作者】陈振亚;马卓强;李翔;沈兴全;杨尚进;苗鸿宾;卢传杰
【作者单位】中北大学机械工程学院;中国船舶集团有限公司第七一三研究所;恶劣环境下智能装备技术山西省重点实验室;山东普利森集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
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