Medición tridimensional precisa de imágenes telecéntricas basada en la corrección de parámetros de calibración

LI Wenjie ,  

LIU Wulang ,  

WANG Beibei ,  

HUANG Yuyuan ,  

LIU Guijie ,  

LI Fuquan ,  

摘要

La imagen telecéntrica tiene ventajas como un aumento estable, gran profundidad de campo y baja distorsión, lo que la hace muy valorada en el campo de la medición tridimensional precisa. Sin embargo, debido a las limitaciones del proceso de fabricación, el diafragma de apertura de la lente telecéntrica no puede colocarse perfectamente en el plano focal, lo que permite que los rayos que se desvían del eje óptico en ángulos pequeños también entren, introduciendo errores de medición. Para este error, se propone un modelo de reconstrucción tridimensional telecéntrico basado en la corrección de parámetros de calibración. Se analizaron teóricamente las causas de la no idealidad del camino óptico telecéntrico, y se construyó un modelo de parámetros de calibración del sistema relacionado con la profundidad de imagen para compensar los errores de medición causados por la no idealidad. Basado en los parámetros de calibración del plano focal, se estableció una expresión matemática polinómica de la relación entre el coeficiente de distorsión radial y la profundidad de imagen utilizando el método de variables controladas y el algoritmo de mínimos cuadrados. Se empleó el algoritmo RANSAC para filtrar el ruido de fase, y se estableció una relación fase-profundidad basada en el modelo polinómico. En la reconstrucción 3D, el coeficiente de distorsión radial se corrige según la información de profundidad determinada por la fase absoluta, logrando así una reconstrucción precisa de las dimensiones transversales. En experimentos con placa de calibración y esfera estándar, el error de medición de los segmentos medidos disminuyó de 28.8 μm a 4.8 μm después de la corrección de parámetros del sistema, y el error de medición del diámetro de la esfera estándar se redujo de 35.2 μm a 8.1 μm, lo que verifica la viabilidad y necesidad del método propuesto. Este método proporciona una idea eficaz de corrección de parámetros para sistemas de ruta óptica telecéntricos de medición precisa, enriqueciendo la tecnología de medición tridimensional telecéntrica.

关键词

imagen telecéntrica;imágenes 3D;medición precisa;técnica de perfilado por proyección de franjas

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