? 在圖像測量過程以及機(jī)器視覺應(yīng)用中，為確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，必須建立攝像機(jī)成像的幾何模型,這些幾何模型參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。在大多數(shù)條件下這些參數(shù)必須通過實(shí)驗(yàn)與計(jì)算才能得到，這個(gè)求解參數(shù)的過程就稱之為相機(jī)標(biāo)定。簡單來說是從世界坐標(biāo)系換到圖像坐標(biāo)系的過程，也就是求最終的投影矩陣P的過程。

? 無論是在圖像測量或者機(jī)器視覺應(yīng)用中，攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定都是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其標(biāo)定結(jié)果的精度及算法的穩(wěn)定性直接影響攝像機(jī)工作產(chǎn)生結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，做好攝像機(jī)標(biāo)定是做好后續(xù)工作的前提，是提高標(biāo)定精度是科研工作的重點(diǎn)所在。其標(biāo)定的目的就是為了相機(jī)內(nèi)參、外參、畸變參數(shù)。

? 相機(jī)標(biāo)定這方面已經(jīng)有很多的介紹了，站內(nèi)有很多詳細(xì)的介紹，例如張正友標(biāo)定法，迭代標(biāo)定法，自標(biāo)定法等，在了解原理后其實(shí)也會(huì)回歸到使用軟件來完成相機(jī)的標(biāo)定，例如使用matlab的標(biāo)定工具箱，開源的opencv的標(biāo)定，halcon的標(biāo)定等等方法，前兩個(gè)使用棋盤格標(biāo)定板或者圓點(diǎn)標(biāo)定板都可以，但halcon只能使用特定的標(biāo)定板。

? 同時(shí)，由于相機(jī)需要傾斜的對(duì)焦在物體上，選擇相機(jī)時(shí)盡可能選擇大景深的相機(jī)，同時(shí)相機(jī)的光圈也會(huì)影響拍到的圖片的正弦性，周圍環(huán)境的光照等因素也會(huì)嚴(yán)重影響標(biāo)定的精度，建議相機(jī)標(biāo)定前把相機(jī)位姿調(diào)到相位展開效果好的位姿。

? 接下來的系統(tǒng)標(biāo)定，以單目的系統(tǒng)為例，需要標(biāo)定的有屏幕和參考平面，需要把參考平面上的物體通過相機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的關(guān)系轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下。但由于位姿關(guān)系，參考平面的外參較容易獲得，但產(chǎn)生條紋圖形的LCD不在攝像機(jī)直接的視場范圍內(nèi)，需要利用貼上控制點(diǎn)的平面鏡完成攝像機(jī)與顯示器之間的位姿估計(jì)，但前提是，平面鏡上控制點(diǎn)坐標(biāo)必須事先通過攝影測量方法測得。攝影測量十分復(fù)雜，于是在較為成熟的條紋投影的基礎(chǔ)上衍生出了其他較為簡單的方法，采用間接的方法，如使用平面鏡或者球面鏡作為中介進(jìn)行反射，獲得顯示器和相機(jī)之間的位置參數(shù)，可以說大部分的單目系統(tǒng)的標(biāo)定方法都需要用到平面鏡，當(dāng)然使用方法略有不同，大部分都是使用光束平差法，比如引入另一個(gè)顯示屏，使用可以滑動(dòng)的顯示屏，使用階梯鏡面替代顯示屏移動(dòng)等等方法，個(gè)人認(rèn)為方法還是較為復(fù)雜，個(gè)人傾向于使用顯示屏顯示標(biāo)定板通過平面鏡反射到相機(jī)中進(jìn)行標(biāo)定。

? 由于目前所使用的液晶顯示器在物理平面上已經(jīng)達(dá)到了較高的幾何精度，擇在顯示器上投射標(biāo)定模板代替常用的標(biāo)定物有了較高的可行性，但需要注意的是標(biāo)定靶圖樣盡量不要選擇棋盤格形式，因?yàn)樵?PMD 中，顯示屏對(duì)于相機(jī)是離焦的，離焦程度較大時(shí)，會(huì)對(duì)角點(diǎn)檢測算法的精度產(chǎn)生影響，因此需要使用圓點(diǎn)的標(biāo)定板，尋找圖像上的圓心，利用圓心的距離來完成標(biāo)定，可以使用求解pnp的算法來求解屏幕在相機(jī)坐標(biāo)系下的關(guān)于參考平面的鏡像旋轉(zhuǎn)平移矩陣，這里說顯示屏的鏡像的原因是因?yàn)橄鄼C(jī)實(shí)際上拍攝的是顯示屏在平面反射鏡中的像。根據(jù)顯示屏及其鏡像空間位置關(guān)于參考平面對(duì)稱這一關(guān)系，可以計(jì)算顯示屏實(shí)際位置并求解每個(gè)相機(jī)像素所對(duì)應(yīng)的顯示屏平面上的點(diǎn)的空間位置。

? 同樣的，也有基于條紋投影的逆相機(jī)法來進(jìn)行標(biāo)定的，這種方法不需要標(biāo)定顯示屏空間位置，步驟可以簡單概括為以下五步（1）：

第一步，相機(jī)標(biāo)定，計(jì)算相機(jī)內(nèi)部參數(shù)；

第二步，參考平面空間位置標(biāo)定，計(jì)算參考平面所在空間平面的方向向量n0?= (A0?B0?1) ，并獲取參考相位?0x?和?0y；

第三步，旋轉(zhuǎn)平面鏡10次，獲得每次旋轉(zhuǎn)后平面鏡所在平面的方向向量ni?= (Ai?Bi?1)，以及其上條紋的相位?ix?和?iy?；

第四步，計(jì)算每次轉(zhuǎn)動(dòng)的平面鏡和參考平面鏡在相機(jī)坐標(biāo)系的 XC軸和 YC軸方向的夾角，并由此轉(zhuǎn)動(dòng)平面的梯度值tanθ?和相位差?? ；

第五步，對(duì)于每個(gè)像素，通過最小二乘法，并根據(jù) 10 組相位梯度值，擬合參 量a(m,n) ，b(m,n)和c(m,n) 。

? 接下來對(duì)這部分硬件產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，相機(jī)標(biāo)定誤差不在這里進(jìn)行討論，只對(duì)系統(tǒng)標(biāo)定誤差進(jìn)行簡單分析，先從LCD屏幕講起，發(fā)生在顯示屏透明層的折射是限制LCD測量精度的一個(gè)重要因素。由于顯示屏透明層的厚度為1.0～1.5ｍｍ，因此顯示圖案與觀測圖案會(huì)發(fā)生與 觀測角度相關(guān)的偏移。通過引入折射模型可提高系統(tǒng)測量精度2。同時(shí)，還有因?yàn)轱@示器不平整帶來的誤差以及屏幕本身的精度問題，這些都需要通過軟件進(jìn)行修正，這里也不多贅述，建議放在最后進(jìn)行優(yōu)化時(shí)研究。畢竟在相位測量偏折術(shù)中，標(biāo)定誤差是一類主要的系統(tǒng)誤差，將會(huì)直接影響從相位恢復(fù)物體表面梯度的精度，進(jìn)而影響重建高度的精度。（2）

? 相位測量偏折術(shù)系統(tǒng)采用CCD相機(jī)獲取變形條紋，而CCD相機(jī)存在模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換過程，會(huì)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和量化。量化是將其舍入或截?cái)酁橛邢迾颖拘蛄?#xff0c;因 此會(huì)產(chǎn)生量化誤差。A/D轉(zhuǎn)換器的量化效應(yīng)一般采用信噪比（RSNR）來衡量，同時(shí)，系統(tǒng)也存在非線性誤差，LCD顯示屏和CCD相機(jī)的響應(yīng)函數(shù)都是非線性函數(shù)，系統(tǒng)的非線性表現(xiàn)為高次諧波的疊加，而理想的系統(tǒng)響應(yīng)僅含一次諧波和零頻分量。（3）

1.基于光學(xué)三維成像的鏡面物體表面質(zhì)量檢測方法研究?吳雨祥

2.直接相位測量偏折術(shù)中顯示屏折射效應(yīng)補(bǔ)償方法??張澤雨，劉小紅，張宗華，高楠，孟召宗

3.相位測量偏折術(shù)中高質(zhì)量條紋的獲取? 岳慧敏，李 絨，潘志鵬，陳紅麗，吳雨祥，劉 永

總結(jié)

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