一种基于Scheimpflug定律的大视场3D轮廓测量仪标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Scheimpflug定律的大视场3D轮廓测量仪标定方法，包括基于Scheimpflug定律构建第一图像采集模型，获取棋盘格角点的像素坐标和世界坐标之间的第一转化模型，分解第一转化模型得到3D轮廓测量仪的初始标定参数，再获取3D轮廓测量仪的偏转值和偏移值构建第二图像采集模型，获取棋盘格角点的像素坐标和世界坐标之间的第二转化模型，基于第一转化模型和第二转化模型，结合3D轮廓测量仪的初始标定参数，得到3D轮廓测量仪的标定参数，该方法实现了仅采集一次图像即可得到像素坐标和世界坐标之间的对应关系，且在模型的构造过程充分考虑了3D轮廓测量仪的偏转值和偏移值，计算简单，标定精度高，能够实现对大视场3D轮廓测量仪的快速现场标定。视场3D轮廓测量仪的快速现场标定。视场3D轮廓测量仪的快速现场标定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Scheimpflug定律的大视场3D轮廓测量仪标定方法


[0001]本专利技术属于相机标定领域，特别涉及一种基于Scheimpflug定律的大视场3D轮廓测量仪标定方法。

技术介绍

[0002]摄像机的标定是3D轮廓测量仪能够进行准确测量的关键，标定得到的参数准确与否对3D轮廓测量仪的测量精度有着很大的影响。在大视场测量中，3D轮廓测量仪在其深度方向测量范围受限于摄像机的景深范围，被测物体在景深范围外的部分将产生虚焦现象，严重影响测量精度。因而普通相机无法满足3D轮廓测量仪进行大视场测量，需要相对透镜主平面旋转成像平面进行移轴处理，使像光路满足Scheimpflug定律以增大摄像机在深度方向的测量景深。由于像平面进行了一定角度的旋转，移轴相机对应成像模型中需要增加对像平面的旋转角的描述。在CMOS成像平面的旋转角较小(≤6
°
)时，普通相机的标定方法可利用切向畸变来对成像平面的倾斜效应进行补偿,一定程度上可以解决移轴成像系统的标定精度问题。但当旋转角较大时，标定精度会大幅度降低，严重影响测量精度。现有技术中，一般将像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Scheimpflug定律的大视场3D轮廓测量仪标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取第一图像采集模型中，棋盘格角点的像素坐标和世界坐标之间的第一转化模型；获取第二图像采集模型中，棋盘格角点的像素坐标和世界坐标之间的第二转化模型；基于第一转化模型和第二转化模型，分解得到3D轮廓测量仪的标定参数。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一图像采集模型为3D轮廓测量仪基于Scheimpflug定律得到的理想模型，所述第二图像采集模型为3D轮廓测量仪的实际模型。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述第一图像采集模型，包括：获取3D轮廓测量仪的光平面、透镜主平面、像平面,所述光平面、透镜主平面、像平面满足Scheimpflug定律；获取透镜的主光轴，所述主光轴与所述光平面相交于点O
G
，与像平面相交于点O
I
；以点O
G
为坐标原点，则光平面上的坐标系的O
G
X
G
轴竖直向下垂直于主光轴且与光平面共面，O
G
Z
G
轴垂直于O
G
X
G
轴且与光平面共面且与Scheimpflug线相交于P点，O
G
Y
G
轴垂直于光平面；以点O
I
为坐标原点，则面PO
G
O
I
与像平面的交线即为像平面坐标系的O
I
Y
I
轴，像平面坐标系的O
I
X
I
轴垂直于O
I
Y
I
且与像平面共面，O
I
Z
I
轴垂直于像平面；基于光平面坐标系与像平面坐标系之间的位置转换关系，得到第一图像采集模型。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述棋盘格角点的像素坐标和世界坐标之间的第一转化模型包括：标定棋盘格角点，获取棋盘格图像，所述棋盘格与所述光平面重合，所述棋盘格图像位于像平面；获取棋盘格标定角点N的世界坐标和像素坐标，所述点N的世界坐标表示为(X
GN
,0,Z
GN
),所述点N的像素坐标表示为(X
IN
,Y
IN
,0)；将点N的世界坐标和像素坐标输入第一图像采集模型中，得到点N的世界坐标和像素坐标之间的转化模型。5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述第二图像采集模型的构建过程如下：获取3D轮廓测量仪的偏转值和偏移值，所述偏转值包括光平面和像平面的偏转角度，所述偏移值包括光平面的偏移距离；判断3D轮廓测量仪的偏转值和偏移值在标准阈值范围内；若在标准阈值范围内，则基于获取的偏转值和偏移值，将第一图像采集模型的光平面绕O
G
Z
G
轴和O
G
X
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱昱丞，秦少谦，朱冠菲，徐勇，
申请(专利权)人：合肥中科君达视界技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：