结构光三维测量系统的建模与标定(15)

3D视觉建模,计算机视觉

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文

（主要是镜头径向畸变），故其同时具有线性求解的速度快和非线性优化的精度高

的优点。缺点是由于该方法人为地将摄像机参数和畸变修正系数的求解分开，而

且第二步的求解要用到第一步的结果，两步间要进行多次重复，增加了一定的运

算量。

Ｄ．Ｑ．ｈｕｙｎｈ针对结构光测量系统基于两步法提出了一种新的获取标定点的方

法。此方法基于交比不变性原理，使用了４组非共面点，且每组中有３个共线点，

由这些１２个点利用一次交比不变性获取光平面上的４个点的三维坐标用于结构

光测量系统的标定。但由于标定点数量还较少，因此标定精度还有待提高。在此

基础上北航的徐园、张广军、魏振忠等人为了获取更多的高精度的标定点，进一

步提高线结构光测量系统标定精度，提出了一种新的基于双重交比不变性的线结

构光测量系统标定点获取方法。利用此方法可获取任意多的、高精度的标定点，

从而解决了线结构光测量系统难于获取大量高精度的标定点的问题。在量程范围

ｌＯＯｍｍ以内，其标准偏差小于Ｏ．１ｍｍ心引。

华中理工大学邓春梅等，根据数控测量系统本身具有较高的坐标精度的特

点，利用其定位标准方格平板，精度为±０．０２ｍｍ，重复定位精度为Ｏ．０２ｍｍ，直接

在数控机床上利用三角测量原理标定出光片角，采用最小二乘法拟合求解出测头

的结构参数，再通过建立激光中心检索表，修正由于参数标定误差而引起的坐标

测量误差。为了提高修正系数插值精度，采用神经网络拟合修正系数曲线，达到

了比较理想的效果㈨。

该法需要使用尺寸已知的标定参照物（简称为标定物），通过建立标定参照物

上三维坐标已知的点与其图像点之间的对应，利用一定的算法获得摄像机模型的

内外参数。标定物可以是三维的，也可以是二维共面的。在具有三维标定物条件

下，只需要一幅图像就可以求出摄像机的全部内外参数，然而包括整个测量空间

的高精密立体标定物，其加工和维护是非常困难的。二维共面点标定物的加工和

维护十分简单，因而得到了极大的发展，但一幅图像不足以标出所有的摄像机参

数，因此必须简化摄像机的模型，或者从不同角度获取多幅图像来同时标出所有

的参数，不过其难点是获取图像的不同位置间的相互关系。传统的摄像机标定法

可以获得较高的标定精度，但不适应于不可能使用标定物的场合。

１．２．２．２摄像机的自标定法自标定方法克服了传统方法的不足，它不需要标定

物，仅仅依靠多幅图像对应点之间的关系直接进行标定幢“２射。二十世纪九十年代

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