目的研究并提出一種簡(jiǎn)單的面結(jié)構(gòu)光投影儀的標(biāo)定方法,結(jié)合試驗(yàn)搭建的測(cè)量平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料瓶、易拉罐、瓶蓋等形狀規(guī)則的包裝件以及輪廓復(fù)雜人臉的準(zhǔn)確測(cè)量。方法首先借助二維灰度棋盤(pán)格標(biāo)定板并采用張正友法標(biāo)定好攝像機(jī),再向標(biāo)定板投影設(shè)定好的黑白棋盤(pán)格圖案,然后結(jié)合圖像閾值分割和形態(tài)學(xué)操作方法獲取相機(jī)捕獲投影圖案的特征點(diǎn)坐標(biāo),最后使用標(biāo)定好的攝像機(jī)參數(shù)來(lái)標(biāo)定投影儀。結(jié)果文中提出的標(biāo)定方式相對(duì)操作簡(jiǎn)單、成本低,且在x和y方向的重投影誤差基本都小于1個(gè)像素。結(jié)論測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中標(biāo)定方法能保證對(duì)人臉模型較理想的測(cè)量精度,有較好的應(yīng)用范圍。 

【文章來(lái)源】：包裝工程. 2020,41(19)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

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測(cè)量系統(tǒng)模型

薪庀轡淮?恚?蟪雒扛魷袼?點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位值。由于直接所求的是包裹相位，需要通過(guò)相位解包裹來(lái)獲取每個(gè)像素點(diǎn)的絕對(duì)相位，最后結(jié)合系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果計(jì)算得到待測(cè)物體輪廓的空間三維點(diǎn)云。該測(cè)量方法存在一定的問(wèn)題，如：投影光柵條紋的非正弦性，依賴(lài)解相位的精度。文中搭建的測(cè)量系統(tǒng)由近紅外投影儀和近紅外攝像機(jī)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)模型見(jiàn)圖1。圖1測(cè)量系統(tǒng)模型Fig.1Modelofmeasurementsystem文中三維測(cè)量算法的原理為：首先，生成的格雷碼圖案序列保證投影圖案的每個(gè)像素點(diǎn)都有確定的碼值，原理見(jiàn)圖2。測(cè)量時(shí)，投影儀生成水平和豎直2組不同方向的格雷碼圖案序列，依次向被測(cè)物體投射2組不同方向的格雷碼編碼圖案，并使用攝像機(jī)同步拍攝。對(duì)攝像機(jī)同步拍攝獲得的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行格雷碼解碼，求得相機(jī)圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的投影儀圖像像素點(diǎn)坐標(biāo)值，然后結(jié)合相機(jī)和投影儀內(nèi)外參數(shù)將像素坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)點(diǎn)，然后求取空間兩直線(xiàn)OCPIC與OPPIP的交點(diǎn)坐標(biāo)作為被測(cè)物體表面輪廓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間三維坐標(biāo)。若OCPIC與OPPIP異面，則設(shè)定兩直線(xiàn)的距離為閾值進(jìn)行篩選，并將兩直線(xiàn)距離的中點(diǎn)坐標(biāo)作為被測(cè)物體表面輪廓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間三維坐標(biāo)。圖2直接格雷碼編碼原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影儀模型及原理2.1投影儀的模型雖然投影儀不具備拍照功能，但是，根據(jù)投影儀與相機(jī)的工作原理，它們工作過(guò)程是完全相反的；即投影儀可以模擬一個(gè)與相機(jī)一樣的數(shù)學(xué)模型[13]，見(jiàn)圖3。圖3投影儀數(shù)學(xué)模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2標(biāo)定原理由上述投影儀數(shù)學(xué)模型可知。投影儀圖像像素坐標(biāo)系上一點(diǎn)p(u，v)可以經(jīng)?

?取空間兩直線(xiàn)OCPIC與OPPIP的交點(diǎn)坐標(biāo)作為被測(cè)物體表面輪廓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間三維坐標(biāo)。若OCPIC與OPPIP異面，則設(shè)定兩直線(xiàn)的距離為閾值進(jìn)行篩選，并將兩直線(xiàn)距離的中點(diǎn)坐標(biāo)作為被測(cè)物體表面輪廓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間三維坐標(biāo)。圖2直接格雷碼編碼原理Fig.2PrincipleofdirectGraycodecoding2投影儀模型及原理2.1投影儀的模型雖然投影儀不具備拍照功能，但是，根據(jù)投影儀與相機(jī)的工作原理，它們工作過(guò)程是完全相反的；即投影儀可以模擬一個(gè)與相機(jī)一樣的數(shù)學(xué)模型[13]，見(jiàn)圖3。圖3投影儀數(shù)學(xué)模型Fig.3Mathematicalmodelofprojector2.2標(biāo)定原理由上述投影儀數(shù)學(xué)模型可知。投影儀圖像像素坐標(biāo)系上一點(diǎn)p(u，v)可以經(jīng)過(guò)矩陣變換到對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系上的點(diǎn)p(xw,yw,zw)。該過(guò)程的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可表示為：

【參考文獻(xiàn)】：
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