新的基于条纹投影轮廓测量的系统标定方法.pdfVIP

第 35卷 第 1期 应 用 光 学 Vo】．35NO．1 2014年 1月 JournalofAppliedOptics Jan．2014 文章编号 ：1002—2082(2014)01—0081—04 新的基于条纹投影轮廓测量的系统标定方法 安 冬，达飞鹏，盖绍彦，陆 可 (东南大学 自动化研究所 ，江苏 南京 210096) 摘 要 ：提 出一种新的光栅条纹投影轮廓测量术系统标定模 型，新模 型不要求投影装置和成像 系统的光心连线与参考面平行 、成像系统的光轴垂直于参考面及投影装置和成像 系统的光轴相 交。基于该模型得 出了新的相位高度映射关系，其待定系数与成像 点的坐标无关。实际测量 中 只需2个高度不同的标准块便可以求得待定系数。对 4个标准块进行高度测量，得到的最大相 对误差为0．6 。实验证明：该标定方法简单有效，提 高了系统标定的可操作性和测量精度。 关键词：三维测量 ；相位法；系统标定 ；条纹投影轮廓术；相位高度关系 中图分类号 ：TN946；TB391．41 文献标志码 ：A doi：10．5768／JAO201435．0103001 New system calibrationmethodbasedonfringeprojectionprofilometry AN Dong，DA Fei—peng，GAIShao—yan，LU Ke (InstituteofAutomation，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China) Abstract：Anovelsystem calibrationmodelinfringeprojectionprofilometry (FPP)waspro— posed，which doesnotrequiretheconnecting linebetween twoopticalcenterparalleltothe referenceplane。theopticalaxisoftheimagingsystem isperpendiculartoreferenceplaneand thetwoaxesintersect．Thecoefficientsofthephase—to—heightrelationshipcanbededucedby usingonlytwodifferentheightgaugeblocks，whichareirrelevanttothecoordinatesystem． Themaximum relativeerroris0．6 among4measuredgaugeblocks．Theexperimentsdem— onstratethatthiscalibrationmethodisflexibleandtheaccuracyishigh． Keywords：3D measurement；phasemeasurement；system calibration；fringeprojectionpro— filometry；phase—to—heightrelationship 引言 间点和直线 ，实际操作 中难 以满足上述位置关系。 光栅投影轮廓测量术是把光栅投影到被测物 近年来 ，许多学者对上述 问题进行了研究，如 田爱 体表面，光栅由于受物体高度 的调制而发生变形， 玲r6]、HUQY_l7等人的方法不要求满足平行性 ，许 通过对变形 的光栅进行处理，解调 出代表物体高 庆红 ]、Xiao_9等人的方法放宽了平行和垂直的要 度 的相位信息，再经过相位展开和系统标定就可 求 ，但这些算法仍然需要满足光轴和投影轴相交 以获得物体 的三维信息_1_3_。传统的光栅投影轮廓 于参考面。本文针对 Xi