[发明专利]一种考虑显示设备面形的相移偏折术几何参数标定方法

说明书

本发明公开了一种考虑显示设备面形的相移偏折术几何参数标定方法，先假定显示设备为绝对平面，利用平面镜与显示设备像元点距作为约束，相机借助标准平面镜在3个以上不同位姿下的反射观测显示设备上的编码信息，借助平面多点位姿评估算法，线性求解相机与平面显示设备的初步几何参数；以相移偏折术成像的几何关系模型作为代价函数并借助光束平差优化算法，获取相机成像参数、相机与显示设备几何参数以及显示设备面形的最终标定结果。本发明方法仅依赖标准镜进行标定从而操作简单，且充分考虑到显示设备不是绝对平面的物理事实以使相移偏折术测量结果更加准确的特点，具有实用性、推广性、普适性。

技术领域

本发明属于复杂曲面面型测量领域，涉及相位测量偏折术，尤其是一种考虑显示设备面形的相移偏折术几何参数标定方法。

背景技术

相位测量偏折术是一种基于结构光编码、相移技术和波前重建算法的非接触式面形检测技术。针对镜面反射特性表面的三维面形测量，G.Hausler等(M.C.Knauer,J.Kaminski,and G.Hausler.Phase measuring deflectometery:a new approach tomeasure specular freeform surfaces,Proc.SPIE,2004,5457:366～376)提出利用相位测量偏折术，根据相机与显示设备的几何参数与反射定律来测量镜面面形。其中，对相机与显示设备几何参数标定的准确性，直接影响了镜面面形测量的结果。

由于相移偏折术中，相机与显示设备位于同侧，即相机无法直接观测到显示设备。CN102564348A公开了一种条纹反射三维测量的系统几何标定方法，利用平面镜对条纹显示装置上的条纹反射三次，通过对条纹特征点和其成像点的坐标进行分析并线性解算，完成系统几何标定的初始值评估；然后利用光束法平差对评估结果进行优化，得到最终的系统几何标定结果。然而标定过程中并没有考虑到显示设备平面度对标定及测量结果的影响，仅将显示设备作为二维平面靶标。

Xu Y等(Gao F,Zhang Z,et al.A holistic calibration method withiterative distortion compensation for stereo deflectometry[J].Optics andLasers in Engineering,2018,106:111-118.)提出了一种考虑成像畸变的相移偏折术标定方式，其将相移偏折术中的造成标定残差的主因是由于成像畸变造成的，并未考虑显示设备平面度对标定结果的影响。

赵文川等人(周敏,刘海涛,肖向海,宋伟红.离轴非球面的条纹反射检测技术[J].光电工程,2018,45(07):32-39.)利用三坐标测量机对显示设备的空间分布进行了测量，然而该方法需要同时对显示设备空间分布、相机位置进行测量，且三坐标测量机自身的测量误差会引入到相移偏折术系统中。并且，利用三坐标测量机并不能完成对相机成像参数的标定。

文献检索表明，目前尚无对相移偏折术中包含相机成像参数、相机与显示设备几何位置关系以及显示设备面形参数的几何参数同时进行标定，且不借助三坐标等第三方测量设备而仅靠标准平面镜完成相移偏折术几何参数标定的标定方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种考虑显示设备面形的相移偏折术几何参数标定方法。该标定方法为了保证相移偏折术的测量精度，不引入第三方测量设备或手段，仅依靠标准平面镜的低平面度误差面形与显示设备像元尺寸，同时完成包含相机成像参数、相机与显示设备几何位置以及显示设备面形的相移偏折术几何参数标定。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种考虑显示设备面形的相移偏折术几何参数标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、获取相机成像参数初值；