基于伪随机阵列和正弦光栅的结构光标定-计算机应用与软件.PDF

第３４卷第１２期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ３４Ｎｏ．１２ ２０１７年１２月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｃ．２０１７ 基于伪随机阵列和正弦光栅的结构光标定 王静强　刘桂华　赵碧霞　王玉玫 （西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室　四川绵阳６２１０１０） 摘　要　　针对投影仪 摄像机结构光系统标定精度低的问题，提出一种基于伪随机阵列与正弦光栅结合的标定 算法。该方法直接对标定板角点进行编码，根据角点在不同坐标系下的点对关系求解系统参数，提高了传统的编 码精度和结构光系统标定精度。在正弦光栅条纹中心处投射伪随机阵列，根据伪随机阵列窗口的唯一性和相移 法可求出正弦光栅的真实相位；分别在水平和竖直方向投射正弦光栅，根据不同方向的真实相位值形成对标定板 角点的唯一编码；根据编码值获得标定板角点在投影仪像平面、摄像机像平面和世界坐标系下对应点集，根据相 机标定算法可得到投影仪、相机的内外参数。该方法直接对标定板角点高精度编码，求解世界坐标点和像素坐标 点的对应关系，仅需要普通棋盘格标定板可实现高精度标定。实验结果表明最大反投影残差为０．７像素，棋盘格 角点重建均方差为０．０８ｍｍ。 关键词　　伪随机阵列　正弦光栅　投影仪标定 中图分类号　ＴＰ３９１　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１７．１２．０２２ ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮＯＦＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤＬＩＧＨＴＢＡＳＥＤＯＮ ＰＳＥＵＤＯＲＡＮＤＯＭＡＲＲＡＹＡＮＤＳＩＮＥＧＲＡＴＩＮＧ ＷａｎｇＪｉｎｇｑｉａｎｇ　ＬｉｕＧｕｉｈｕａ　ＺｈａｏＢｉｘｉａ　ＷａｎｇＹｕｍｅｉ （ＳｐｅｃｉａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＲｏｂｏｔｉｃｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｌｏｗｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｒｏｊｅｃｔｏｒａｎｄｃａｍｅｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｓｙｓｔｅｍ，ａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍａｒｒａｙａｎｄｓｉｎｅｇｒａｔｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｄｉｒｅｃｔｌｙｅｎｃｏｄｅｓｔｈｅｃｏｒｎｅｒｓｏｆｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｌａｔｅａｎｄｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｂｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｏｉｎｔｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｔｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｄｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｌｉｇｈｔｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍａｒｒａｙｗａｓｐｒｏｊｅｃｔｅｄａｔｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｓｉｎｅｇｒａｔｉｎｇｆｒｉｎｇｅ，ａｎｄｔｈｅｔｒｕｅｐｈａｓｅｏｆｔｈｅｓｉｎｅｇｒａｔｉｎｇｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｕｎｉｑｕｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍａｒｒａｙｗｉｎｄｏｗａｎｄｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｓｉｎｅ ｇｒａｔｉｎｇｗａｓｐｒｏｊｅｃｔｅｄｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｅａｃｈｃｏｒｎｅｒｏｆｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｌａｔｅｗｏｕｌｄｈａｖｅａ ｕｎｉｑｕｅｃｏｄｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｒｕｅｐｈａｓｅｖａｌｕｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｏｉｎｔｓｉｎｃａｍｅｒａａｎｄ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒａｓｗｅｌｌａｓｗｏｒｌｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｗａｓ