光栅投影三维测量系统标定技术研究

相机与投影仪的标定是影响光栅投影三维测量系统精度的因素之一,且标定所得参数的精度直接影响系统的测量精度。分析标志点边缘成像时的退化模型,提出了基于高斯曲线拟合与边缘局部区域效应相结合的亚像素边缘检测方法,获取高精度边缘,提高标志点检测精度;使用基于透视变换图像矫正的标志点快速排序匹配方法,进行相机快速高精度标定。分析投影仪标定时的相位误差,提出了一种基于径向基的线性插值方式,提高标志点圆心相位获取精度。实验验证,使用上述亚像素边缘检测方式,标志点的边缘残差为0.087 1,对比基于高斯曲线的拟合方式,精度提高了41%,相机标定重投影误差均值为0.052 4像素;使用上述相位插值方式,投影仪标定重投影误差均值为0.120 3像素,对比使用双线性插值方式,标定精度提高23.9%。

基于亚像素边缘检测的高精度相机标定方法

在许多实际应用场景中,标定图像不清晰、靶标检测精度低常常导致相机标定精度不足,这制约了测量精度的提高。针对该问题,提出一种基于亚像素边缘检测的双目相机标定方法。首先,利用自适应双阈值的Canny算子获取靶标标识点的整像素边缘初值。然后,以整像素边缘初值为中心,根据局部区域面积效应估计非连续性边缘模型的二阶边缘参数,并对亚像素边缘点集进行椭圆拟合,得到靶标标识点的准确位置。最后,通过标识点的排序位置矫正获取用于求解标定参数的标识点检测点集,实现了复杂环境下相机的高精度标定。典型标定场景的测试实验结果表明,相较于现有方法,所提方法对常规环境的标定精度提升了23%,对低对比度、低相对分辨率的高温烘箱环境的标定精度提升了68%。