[发明专利]一种基于条纹投影的三维测量方法

摘要

本发明提供一种基于条纹投影的三维测量方法。首先通过标定摄像机，计算相关参数，利用得到的参数矫正被畸变扭曲的正弦条纹图；然后，利用这些无畸变的条纹计算每个待测点的深度坐标，最后根据这些计算得到的深度坐标以及标定的相关参数，结合小孔成像模型，得到无畸变的三维空间坐标。本发明解决了动态实时测量过程中镜头畸变影响测量结果精度的问题，降低了测量误差，提高了测量精度。

主权项

一种基于条纹投影的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对摄像机参数进行标定，包括确定摄像机的畸变系数矩阵Kc、内部参数矩阵A和外部参数矩阵E；步骤二：使用投影仪向待测物投射正弦条纹图，用摄像机拍摄被待测物表面轮廓调制的正弦条纹图，使用公式(1)所示方法对拍摄的正弦条纹图进行畸变矫正，img_rect(u,v)＝img_dist(u_d,v_d)  (1)公式(1)中，img_rect(u,v)为矫正后图像，(u,v)为矫正后的图像坐标，img_dist(u_d,v_d)为矫正前的图像，(u_d,v_d)为矫正前的图像坐标，且u_d和v_d的计算方式如公式(2)所示，$\left\{\begin{array}{c}{u}_d=[x_n(1+k_1{r_n}^4)+2k_3{x}_n{y}_n+k_4(2x_n^2+r_n^2)]f_u+u_0\\ v_d=[y_n(1+k_1{r_n}^2+k_2{r_n}^4)+k_3(2y_n^2+r_n^2)+2k_4{x}_n{y}_n]f_v+v_0\end{array}\right.---\left(2\right)$公式(2)中，参数x_n和y_n的计算方式如公式(3)所示，且r_n²＝x_n²+y_n²，$\left\{\begin{array}{c}{x}_n=\frac{u-u_0}{f_u}\\ y_n=\frac{v-v_0}{f_v}\end{array}\right.---\left(3\right);$步骤三：计算待测物表面上每个待测点对应的三维空间深度坐标；步骤四：根据标定得到的摄像机参数以及步骤三中计算得到的三维空间深度坐标，求解三维空间平面坐标；最后综合每个待测点的三维空间深度坐标与平面坐标，得到完整的三维空间坐标。