基于机器视觉的单目无标定二维位移测量方法

Single-Eye Calibration-Free 2DDisplacement Measurement Method Based on Machine Vision

为实现被测物体在二维平面上位移、位置的非接触式测量,提出了一种单目视觉无标定测量方法。所使用的相机和光学成像系统为符合相机线性成像模型的普通设备,其本质为一种射影变换,具有射影几何中的交比不变性。基于该基础理论设计了一种已知长度的矩形标识,确定平面上一正交坐标系;再通过拟合其4条边的图像方程,分别确定坐标系原点、坐标轴上单位长度点及无穷远点的图像坐标;最后通过交比不变性方程,仅通过单张拍摄图像,计算出被测点在该坐标系中的当前位置坐标。通过实验进一步验证了本方法的有效性和精确性,同时也对测量误差的成因进行了定量分析,且提出了有效可行的解决方法。最终结果表明,该方法具有非接触、同时获得二维坐标和测量精度较高的优势,特别是无须系统标定的特点,可方便地应用于显微光学系统中,实现亚微米的位移测量,在工程精密测量领域具有较好的应用前景。