Точное трёхмерное измерение телецентрического изображения на основе корректировки параметров калибровки

LI Wenjie ,  

LIU Wulang ,  

WANG Beibei ,  

HUANG Yuyuan ,  

LIU Guijie ,  

LI Fuquan ,  

摘要

Телецентрическое изображение обладает стабильным увеличением, большой глубиной резкости и низкими искажениями, что вызывает большой интерес в области точных трёхмерных измерений. Однако из-за ограничений производственного процесса апертура телеобъектива не может быть идеально расположена в фокальной плоскости, что позволяет лучам, отклонённым от оптической оси под небольшим углом, попадать внутрь и вводить погрешности измерений. Для коррекции этой ошибки предложена модель телецентрической 3D-реконструкции на основе калибровочных параметров. Теоретически проанализированы причины неидеальности телецентрического светового пути, построена модель системных калибровочных параметров, связанная с глубиной изображения, компенсирующая ошибку измерения, вызванную неидеальностью светового пути. На основе калибровочных параметров фокальной плоскости и используя метод контроля переменных и алгоритм наименьших квадратов, установлено математическое полиномиальное выражение между коэффициентом радиальных искажений и глубиной изображения. Для фильтрации фазового шума применён алгоритм RANSAC, и на основе полиномиальной модели установлена зависимость фаза-глубина. При 3D-реконструкции коэффициент радиальных искажений корректируется согласно информации о глубине, определённой по абсолютной фазе, что обеспечивает высокоточную реконструкцию поперечных размеров. В экспериментах с калибровочной доской и стандартным сферическим эталоном ошибка измерения длины снизилась с 28,8 мкм до 4,8 мкм, а ошибка измерения диаметра сферы — с 35,2 мкм до 8,1 мкм, подтверждая применимость и необходимость предложенного решения. Метод предоставляет эффективный подход к корректировке параметров в системах телецентрического светового пути для точных измерений и обогащает технологии телецентрического 3D-измерения.

关键词

телецентрическое изображение;трёхмерное изображение;точные измерения;метод проекции полос

阅读全文