新的基于條紋投影輪廓測量的系統標定方法

安 冬，達飛鵬，蓋紹彥，陸 可

（東南大學 自動化研究所，江蘇 南京210096）

引言

光柵投影輪廓測量術是把光柵投影到被測物體表面，光柵由于受物體高度的調制而發生變形，通過對變形的光柵進行處理，解調出代表物體高度的相位信息，再經過相位展開和系統標定就可以獲得物體的三維信息［1-3］。傳統的光柵投影輪廓測量法對投影裝置、攝像機和參考面的相對位置關系要求嚴格，如光軸垂直于參考面，攝像機光心和投影中心的連線平行于參考面，光軸和投影軸相交于參考面等［4-5］。由于光心和光軸是假想的空間點和直線，實際操作中難以滿足上述位置關系。近年來，許多學者對上述問題進行了研究，如田愛玲［6］、HUQY［7］等人的方法不要求滿足平行性，許慶紅［8］、Xiao［9］等人的方法放寬了平行和垂直的要求，但這些算法仍然需要滿足光軸和投影軸相交于參考面。本文針對Xiao方法仍存在的位置限制條件，提出一種更為開放、限制條件更少的系統標定模型，它只要求攝像機Y軸和投影裝置的Y軸互相平行，校準過程更加簡便，提高了系統標定的可操作性和測量精度。

1 新系統模型的提出及標定方法

1.1 新系統的結構模型和相位-高度關系

圖1描述的是新系統的模型，其中各參量的意義如下：

圖1 系統模型原理圖Fig.1 Schematic of system model

對物體表面任意一點D，直線CD交XOY平面于點E，在世界坐標系下坐標為（x，y，0），交CCD成像面于點D′；直線PD交XOY平面于點A。E在X軸上的投影點為E′，D在XOY平面的投影點為B，DB即為物點D的高度。

下面推導D點高度h的表達式。……