Medição tridimensional precisa por imagens telecêntricas baseada na correção dos parâmetros de calibração

LI Wenjie ,  

LIU Wulang ,  

WANG Beibei ,  

HUANG Yuyuan ,  

LIU Guijie ,  

LI Fuquan ,  

摘要

A imagem telecêntrica possui vantagens como ampliação estável, grande profundidade de campo e baixa distorção, sendo muito valorizada na área de medição tridimensional precisa. No entanto, devido às limitações do processo de fabricação, a abertura da lente telecêntrica não pode ser posicionada perfeitamente no plano focal, permitindo que raios desviados do eixo óptico em pequenos ângulos também entrem, introduzindo erro de medição. Para esse erro, foi proposto um modelo de reconstrução 3D telecêntrico baseado na correção de parâmetros de calibração. Foram analisadas teoricamente as causas da não idealidade do percurso óptico telecêntrico e construído um modelo de parâmetros de calibração do sistema relacionado à profundidade de imagem, compensando o erro de medição causado por essa não idealidade. Com base nos parâmetros de calibração do plano focal, foi estabelecida uma expressão matemática polinomial entre o coeficiente de distorção radial e a profundidade da imagem, utilizando o método de variável controlada e o algoritmo de mínimos quadrados. O algoritmo RANSAC foi usado para filtrar o ruído de fase e, com base no modelo polinomial, foi estabelecida uma relação fase-profundidade. Na reconstrução 3D, o coeficiente de distorção radial é corrigido de acordo com a informação de profundidade determinada pela fase absoluta, permitindo a reconstrução precisa das dimensões transversais. Nos experimentos com placa de calibração e esfera padrão, o erro de medição dos segmentos medidos diminuiu de 28,8 μm para 4,8 μm após a correção dos parâmetros do sistema, e o erro de medição do diâmetro da esfera padrão reduziu-se de 35,2 μm para 8,1 μm, verificando a viabilidade e necessidade da solução proposta. Este método oferece uma abordagem eficaz para a correção de parâmetros em sistemas ópticos telecêntricos para medições precisas, enriquecendo a tecnologia de medição 3D telecêntrica.

关键词

imagem telecêntrica;imagem 3D;medição precisa;técnica de perfil de projeção por franjas

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