线结构光视觉传感器的现场标定技术研究
本文结合山东省博士基金项目《基于线结构光的复合式视觉测量技术的研究》(2004BS05002)，以线结构光视觉传感器为研究对象，针对线结构光视觉传感器现场标定的关键性问题，从理论上和实践上进行了深入研究和探讨，提出了一些创造性的现场标定方法和理论，并对这些方法和理论进行了计算机编程实验验证。本文的研究内容主要有以下几个方面：
1．在CCD摄像机工作原理的基础上，建立了摄像机的透视成像模型，并根据误差产生的机理给出了适当的误差补偿方案，既简化了摄像机的数学模型，又满足了一般工程测量的需求。
2．针对现场标定的需要，设计了平面网格靶标，既避免了三维立体靶标制作成本高、加工精度受限的问题，又保证了现场标定简单、便捷、不易受工作环境影响的需要。另外，在充分考虑原有靶标的优缺点及误差产生机理的基础上，对平面网格靶标进行了改进，从而避免了对靶标图像处理时受阈值大小的影响。
综合分析了摄像机现有标定方法，结合平面网格靶标及摄像机透视成像模型，采用了基于径向排列约束的摄像机现场标定方法。
3．线结构光的标定精度直接决定了测量系统的实际测量精度，而标定方法又直接影响着测量系统使用的方便性和可靠性。当前线结构光标定方法有很多，但大多数标定算法过于复杂，稳定性差，或对标定现场条件要求过高，标定过程太繁琐，标定时间太长，无法满足工业现场对测量系统提出的经常性标定和快速便捷标定的要求。
针对以上问题，提出了一种基于平面网格靶标的线结构光视觉传感器的现场标定方法。该方法允许平面网格靶标在测量空间内自由移动，通过以摄像机三维坐标系为中介，将多个局部世界坐标系下的标定点统一到全局世界坐标系中，进而转化到激光平面坐标系中。
基于平面网格靶标的线结构光视觉传感器现场标定方法大幅压缩了标定成本，简化了标定程序，必能促进线结构光视觉传感器在工程测量中的应用。实验结果表明该方法简单、便捷，具有较高的精度，能够很好地满足实际应用。
机器视觉;线结构光;现场标定;畸变参数;交比不变;径向排列约束;平面网格靶标
中国海洋大学
硕士
信号与信息处理
解则晓
2006
中文
TP212.14
46
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）