[发明专利]一种大视场三维视觉传感器的标定方法

权利要求书

1.一种大视场三维视觉传感器的标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：利用十字靶标求取传感器初始外参数，传感器的内参数为已知；

步骤二：利用相位匹配技术求取大量匹配点，对物体分别进行横、竖正弦条纹的投影，系统自动实现投影的三步相移，拍摄图像，进行相位解算以及相位展开，使得左右相机的每一个像素对应着一对横竖相位值，这些相位值以二维数组的形式存储，横、竖相位分别存在不同的数组中；

步骤三：图像的匹配；

图像的匹配实际上是同名的点的搜索过程，利用展开之后的相位值，将左右像片的各个像素分别对应到投影仪上各个点；

已知左像片一点的横竖相位值，即知道其在投影仪上所对应的点的坐标，从而寻找到右像片与之相位值接近的四个点，进行插值，求解出与已知左像片点匹配的右像片点，这样，通过采集预定数目的理想的点进行匹配，就实现了大数量的像素匹配；

步骤四：根据摄影测量前方交会原理，通过步骤一求出的初始外参数，以及步骤三求取的匹配点，解算出这些都三维坐标初始值；

步骤五：采用光束平差法，列出控制点和待求物点的误差方程式，进行全区域统一平差计算，同时求解待求物点坐标和外方位元素；

步骤六：在相机内参数进行光束平差优化之后，两个相机的相对位置和三维测量结果处于相似坐标系下，与欧式坐标系相差一个比例因子λ，借助近景摄影测量中比例因子的求解方法，通过以下步骤完成传感器现场溯源：制作和标定量值传递基准；计算比例因子λ；按照公式，重新进行相机参数的计算。

2.根据权利要求1所述的一种大视场三维视觉传感器的标定方法，其特征在于：步骤二中所述的对拍摄图像进行相位解算，是采用三步相移法，对物体投射一定频率正弦条纹，对条纹相位进行移动，每步移动120度，每移动一次，左右相机各拍摄一幅图像，共移动三次；利用如下算法，解算出相应频率下，图像各个像素点相位值；

三幅图像中任一像素（x，y）的灰度值I₁(X，Y)、I₂(x，y)、I_s(x，y)

式中，I′(x，y)表示该像素所对应物点及其所处环境平均光强度，I″(x，y)表示其受正弦条纹投影后的调制强度，表示其相位；

对拍摄图像进行相位展开，是采用外差多频相展开法，通过投射多级周期相差不大的条纹，根据外差原理，得到一个周期可覆盖整个视场的条纹，利用这个条纹与其中一个原始投射条纹在零相位相同的情况下相位值与周期的反比关系，进行相位展开；根据实际需要，这里投射三种不同频率的条纹λ₁、λ₂、λ₃，展开之后横竖方向三个周期的相位

3.根据权利要求1所述的一种大视场三维视觉传感器的标定方法，其特征在于：步骤三中所述的图像的匹配，其具体实现过程如下：利用展开之后的相位值，将左右像片的各个像素分别对应到投影仪上各个点，通过以下公式：

x＝1/3×(x₁+x₂+x₃)

y＝1/3×(y₁+y₂+y₃)

则，（x，y）为此点对应投影仪上的坐标；

已知左像片一点的横竖相位值，即知道其在投影仪上所对应的点的坐标，寻找右像片与之相位值接近的四个点，进行插值，求解出与已知左像片点匹配的右像片点，这样，通过采集预定数目的理想的点进行匹配，就实现了大数量的像素匹配。