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結(jié)構(gòu)光視覺測(cè)量原理圖

 

 

我們不考慮鏡頭的畸變，將相機(jī)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(biāo)Pf 與其在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)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(biāo)，（u0,v0） 光軸中心的圖像坐標(biāo)，（kx ky ）是X 軸，Y 軸方向的放大系數(shù)，（xc yc zc） 是特征點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下坐標(biāo)，  Mc 是攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣。

 

結(jié)構(gòu)光視覺投影成像模型：

 

 

設(shè)結(jié)構(gòu)光在攝像頭坐標(biāo)系的平面方程為：

 

 

依據(jù)激光條紋特征點(diǎn)圖像坐標(biāo)就可以得到其在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)

 

 

相機(jī)參數(shù)標(biāo)定：

 

采用張正友提出的基于2D平面棋盤格的攝像機(jī)標(biāo)定方法，利用Matlab攝像頭標(biāo)定工具完成相機(jī)參數(shù)的標(biāo)定。

 

攝像機(jī)標(biāo)定工具箱主窗口：

 

 

用于攝像機(jī)標(biāo)定的棋盤格圖像：

 

 

相關(guān)參考文獻(xiàn)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(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣：

 

 

結(jié)構(gòu)光平面參數(shù)標(biāo)定：

 

首先，激光器投射結(jié)構(gòu)光平面到平面棋盤格上形成激光條紋，并通過CCD 攝像機(jī)采集激光條紋圖像。然后，對(duì)圖像進(jìn)行處理，提取激光條紋上的兩個(gè)特征點(diǎn)。控制機(jī)器人按照一定的約束進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從一個(gè)標(biāo)定位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，從而產(chǎn)生兩條不共線的激光條紋，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(jié)構(gòu)光平面上的四個(gè)點(diǎn)來確定結(jié)構(gòu)光平面方程參數(shù)。該方法可以在攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定過程中，同時(shí)完成結(jié)構(gòu)光平面方程參數(shù)的標(biāo)定。同時(shí)，該方法不需要加工高精度的三維標(biāo)定靶標(biāo)，也不需要手工測(cè)量，標(biāo)定過程簡(jiǎn)單實(shí)用。

 

試驗(yàn)裝備：

 

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

 

結(jié)構(gòu)光平面參數(shù)標(biāo)定系統(tǒng)示意圖：

 

 

攝像機(jī)坐標(biāo)系位于攝像機(jī)中心，而世界坐標(biāo)系位于平面棋盤格靶標(biāo)上。一個(gè)特征點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下坐標(biāo)與其在世界坐標(biāo)系下坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以用下式來表達(dá)：

 

 

標(biāo)定過程如下：

 

（1）圖像獲?。?/div>