基于相位靶和神经网络的单目相机标定

针对传统基于BP神经网络的标定方法标定精度低,深度方向误差大等问题,提出了一种基于相位靶和径向基函数(RBF)神经网络的单目相机标定方法。采用三步相移法的特征提取方法,并使用多频法计算绝对相位,将相位靶特征点承载的绝对相位转换到三维空间,建立特征点图像坐标与世界坐标之间的对应关系,最后使用RBF神经网络完成二维图像坐标到三维空间坐标的直接映射。实验结果表明,对比传统使用BP神经网络进行标定与棋盘格,圆形标定靶的标定结果,该方法的平均标定误差为0.0980mm,同时在焦距1.4mm,视场220°鱼眼镜头下,仍能保持较高的精度,证明了所提方法的可行性和有效性。

基于相位标靶的相位测量轮廓术投影色差建模与校正

光学三维测量中的三通道相位测量轮廓术具有高精度、易识别、自动化程度高等优点,在科学研究和工程应用中获得了广泛的关注。在三通道相位测量轮廓术中,投影仪不同通道间的色差成为影响测量精度的关键因素。针对该问题,文中开展了基于相位标靶的相位测量轮廓术投影色差建模与校正研究。提出了将带有全息投影膜的液晶显示屏(Liquid Crystal Display, LCD)当作相位标靶对投影色差建模与校正的方法。通过LCD显示条纹与投影仪投射条纹的相位,计算投影仪色差并建立其数学模型。然后通过预补偿的方法实现投影仪三通道投射色差的校正,进行实验验证校正前后对相位测量轮廓术精度的影响。实验结果表明,文中所提方法的校正效果为蓝绿通道的平均色差由0.325 5 pixel校正为0.106 3 pixel,红绿通道的平均色差由0.365 1 pixel校正为0.111 4 pixel。该方法可为三通道相位测量轮廓术提升投影质量。实测台阶的平均误差从0.489 mm减少到0.038 mm。实验结果验证了投影仪色差建模与校正方法的有效性,提升了三通道相位测量轮廓术的整体测量精度。与已有方法相比,可以有效避免相机误差带来的影响,大大缩短计算时间,能够适用于不同型号的投影仪色差测量与校正。

基于相位标靶的投影仪畸变测量与校正

针对传统的投影仪畸变标定方法系统结构和理论推导复杂等问题,提出一种基于相位标靶的投影仪畸变测量和校正方法。该方法以附有全息投影膜的液晶显示屏作为相位标靶,液晶显示屏依次显示水平和垂直方向的正弦条纹图像,投影仪向相位标靶依次投射水平和垂直方向的正弦条纹图像,并分别计算显示条纹和反射条纹的绝对相位。利用两组相位在相机像素上的对应关系,将投影仪投射相位转换到液晶显示屏相位坐标系中,从而测得投影仪的畸变。根据采集的相位空间关系进行畸变校正,使投影仪投射的等相位线在相位标靶上呈直线分布。实验结果证明,该方法可测量并校正投影仪的畸变,不受相机成像质量的影响,可为条纹投影三维形貌测量技术提升投影质量。

基于绝对相位标靶的线阵相机标定方法

针对当前线阵相机几何标靶标定精度不足的问题,提出了一种基于绝对相位标靶的线阵相机标定方法。针对线阵相机成像特点,设计了结合相位与格雷码的绝对相位编码标靶。标定时首先由线阵相机获取标靶图像,计算标靶的绝对相位;然后在空间不同位置处摆放标靶,采用辅助面阵相机获取标靶间的相对位置关系,建立线阵相机图像与空间点的精确对应关系;最后采用两步法标定获取线阵相机内两相机间的坐标变换关系。仿真与实验结果表明:标定的最大重投影误差为0.089 pixel,与现有方法相比降低了79.78%,所提方法具有良好的抗噪、抗离焦性。

基于相位标靶的光学坐标测量方法

提出一种基于相位标靶的光学坐标测量方法,与有3个以上的标记点的辅助测量棒(传统标靶)相比较,由于相位标靶特征点数量的大量增多以及基于相位计算的精确的特征点的提取,使得用这种标靶进行测量时,其测量结果更为准确和可靠。在计算机屏幕上产生二维正弦条纹,并以此作为校准靶进行摄像机标定。设计制作的相位标靶由小型特征图象屏和测棒组成,采用相位测量技术及条纹处理方法计算特征图象屏各点的相位和面内坐标,进而计算测棒上测点的三维坐标。将该相位标靶用于光学坐标测量,提出了标靶移动时坐标变换的计算公式和移动距离的计算方法,分析了测量误差的成因。实验得到了准确的光学坐标测量结果,证明了该方法的有效性。

基于手持相位标靶技术的光学三维坐标测量

将相位技术及条纹分析技术引入到光学三维坐标测量中,制作了手持相位标靶。采用这种标靶,利用视觉测量技术可以对待测物体上的任意一个可接触点进行直接测量。利用相位技术及条纹分析技术的全场分析方法,计算出了测头在标靶坐标系下的坐标,提出了标靶特征点到测头距离的计算公式;采用手持相位标靶进行测量时,提出了对测量点的三维坐标获取的计算公式;并对测量点的三维坐标值以及对测量点偏移的距离进行了误差分析。实验得到了比较准确的测量结果,证明了分析方法的正确性。

基于相位标靶的相机标定

针对传统相机标定方法精度和灵活性不高的缺点,提出了一种基于相位标靶的相机标定方法。该方法首先将液晶显示屏作为相位标靶(LCD)产生红、蓝正交的正弦条纹图案,通过傅里叶变换和空间相位展开算法从一幅条纹图中得到水平和垂直两个方向上的展开相位图;然后将相位标靶任意摆放在相机景深范围内的几个不同的位置,建立世界坐标与像素坐标之间的精确的映射关系;最后标定相机的内部参数,并利用重投影误差评价标定结果的精度。实验结果表明:所提方法在每个标靶位置只需采集一幅条纹图即可得到两个方向的展开相位图,与现有方法相比简化了标定步骤,并且重投影误差仅为0.042pixel。