[发明专利]基于光束平差原理的条纹投影三维测量系统及其标定方法

权利要求书

1.一种基于光束平差原理的条纹投影三维测量系统的标定方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤A，将表面印有已知三维坐标的基准点的平面标靶摆放为不同的方位，在每个方位下由投影仪先后对标靶进行均匀光照明和投射相移加变频的正弦条纹序列，并在每个方位下由相机采集相应的纹理图和变形条纹图；

步骤B，对步骤A采集到的纹理图进行处理以获得基准点在相机中的像点，对步骤A采集到的变形条纹图进行相位解调，根据解调结果与所述基准点在相机中的像点确定与标靶中的每一个基准点所对应的两个同名点；所述两个同名点分别为所述基准点在待标定的相机中的像点和在待标定的投影仪中的像点；

步骤C，根据已知的基准点的三维坐标和步骤B中得到的与该基准点所对应的两个同名点，分别对相机和投影仪进行初始标定，得到系统标定参数的初值；

步骤D，利用三维测量系统的刚体不变性和光束平差原理构造新的误差函数，利用所述误差函数对步骤C中标定的初始系统参数进行全局优化实现精确标定。

2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述步骤B具体通过如下方式确定与标靶中的每一个基准点所对应的两个同名点：

步骤B1，对步骤A中相机采集到的变形条纹图进行相位解调，获得标靶在相机中的双方向绝对相位分布信息；

步骤B2，根据步骤B1获得的相机双方向绝对相位分布信息确定相机坐标系中与所述基准点相对应的相机像点的相位信息，然后根据投影仪双方向绝对相位分布信息来查找在投影仪坐标系中具有相同相位的投影仪像点，相机像点和投影仪像点即互为同名点。

3.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述步骤C具体通过Zhang的标定方法对相机和投影仪进行初始标定。

4.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述步骤D通过如下公式对步骤C标定的系统参数的初值进行全局优化：

cost(τ)=Σi=1NΣj=1M{||m^cij-mcij(θc,Θci;Xwj)||2+||m^pij-mpij(θp,Θs,Θci;Xwj)||2}]]>

其中，M为标靶上已知三维坐标的基准点的个数，N为标靶被变换方位的次数，上标i表示第i个方位，上标j表示第j个基准点，表示待优化的参数向量，θ_c为相机内参，θ_p为投影仪内参，Θ_s为结构参数，为相机外参，为基准点的三维坐标，为基准点在相机中的实际图像坐标，为基准点在投影仪中的实际图像坐标，表示由相机对重投影得到的基准点在相机中的理论图像坐标，表示由投影仪对重投影得到的基准点在投影仪中的理论图像坐标。