图像测量第五章三维图像测量讲稿.ppt

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1、图像测量第五章三维图像测量第一页，讲稿共四十三页哦老哥，我打的老哥，我打的地方，你看见地方，你看见了吗？了吗？投影仪投影仪投影仪投影仪摄像机摄像机是有红色标记的是有红色标记的地方吧？看见了，地方吧？看见了，看见了。看见了。投光：变投光：变投光：变投光：变无源无源无源无源/被动为有源被动为有源被动为有源被动为有源/主动主动主动主动打哪指哪打哪指哪,易认！易认！主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二页，讲稿共四十三页哦 模式光投影法模式光投影法模式光投影法模式光投影法l l光点投影法光点投影法光点投影法光点投影法l l光条投影法光条投影法光条投影法光条投影法l l组合

2、光投影法组合光投影法组合光投影法组合光投影法l l编码模式光投影法编码模式光投影法编码模式光投影法编码模式光投影法 光点组合光点组合光点组合光点组合 光条组合光条组合光条组合光条组合 光点光条组合光点光条组合光点光条组合光点光条组合 灰度编码灰度编码灰度编码灰度编码 彩色编码彩色编码彩色编码彩色编码 组合式二值编码组合式二值编码组合式二值编码组合式二值编码 时间编码时间编码时间编码时间编码主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第三页，讲稿共四十三页哦 光点投影法光点投影法光点投影法光点投影法无投光图像无投光图像无投光图像无投光图像摄像机摄像机摄像机摄像机投影仪投影仪投

3、影仪投影仪光点光点光点光点点状投影光点状投影光点状投影光点状投影光视线视线视线视线2 2 2 2值图像值图像值图像值图像-投光图像投光图像投光图像投光图像阈值阈值阈值阈值(x(x(x(xp p p p,y,y,y,yp p p p)(x(x(x(xi i i i,y,y,y,yi i i i)二维扫描二维扫描二维扫描二维扫描待求物点的三维信息可由投影光束所确定的直线和对应像点的待求物点的三维信息可由投影光束所确定的直线和对应像点的待求物点的三维信息可由投影光束所确定的直线和对应像点的待求物点的三维信息可由投影光束所确定的直线和对应像点的视线在空间中的交点所给出。视线在空间中的交点所给出。视线在

4、空间中的交点所给出。视线在空间中的交点所给出。光点投影法以二维顺序扫描的方式实现对测量光点投影法以二维顺序扫描的方式实现对测量光点投影法以二维顺序扫描的方式实现对测量光点投影法以二维顺序扫描的方式实现对测量空间的编码。空间的编码。空间的编码。空间的编码。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第四页，讲稿共四十三页哦 光点投影法光点投影法光点投影法光点投影法优点：优点：优点：优点：处理简单、可靠。处理简单、可靠。处理简单、可靠。处理简单、可靠。缺点：缺点：缺点：缺点：需需需需要要要要用用用用光光光光点点点点对对对对待待待待测测测测物物物物体体体体进进进进行行行行二二二二

5、维维维维扫扫扫扫描描描描，以以以以得得得得到到到到整整整整幅幅幅幅图图图图像像像像上上上上各各各各像像像像点点点点所所所所对对对对应应应应的的的的物物物物点点点点的的的的三三三三维维维维信信信信息息息息。为为为为了了了了检检检检测测测测出出出出图图图图像像像像中中中中的的的的一一一一个个个个光光光光点点点点以以以以得得得得到到到到该该该该点点点点所所所所对对对对应应应应的的的的的的的的测测测测量量量量数数数数据据据据，需需需需对对对对整整整整幅幅幅幅图图图图像像像像进进进进行行行行处理。处理。处理。处理。测测测测量量量量时时时时间间间间长长长长，不不不不能能能能满满满满足足足足某某某某些些些些

6、对对对对实实实实时时时时性性性性要要要要求求求求高高高高的的的的应用需求。应用需求。应用需求。应用需求。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第五页，讲稿共四十三页哦 光条投影法光条投影法光条投影法光条投影法一维扫描一维扫描一维扫描一维扫描摄像机摄像机摄像机摄像机投影仪投影仪投影仪投影仪光条光条光条光条视线视线视线视线 2 2 2 2值图像值图像值图像值图像狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光(x(x(x(xp pp p,y,y,y,yp p p p)(x(x(x(x i i i i,y,y,y,yI II I)待求物点的三维位置信息可由狭缝光在空间中形成的平面和

7、对应像点的视线待求物点的三维位置信息可由狭缝光在空间中形成的平面和对应像点的视线待求物点的三维位置信息可由狭缝光在空间中形成的平面和对应像点的视线待求物点的三维位置信息可由狭缝光在空间中形成的平面和对应像点的视线在空间中的交点所给出。在空间中的交点所给出。在空间中的交点所给出。在空间中的交点所给出。-阈值阈值阈值阈值投光图像投光图像投光图像投光图像无投光图像无投光图像无投光图像无投光图像光条投影法以建立投射狭缝光的时光条投影法以建立投射狭缝光的时光条投影法以建立投射狭缝光的时光条投影法以建立投射狭缝光的时间序列的方式实现对测量空间的编间序列的方式实现对测量空间的编间序列的方式实现对测量空间的编

8、间序列的方式实现对测量空间的编码。码。码。码。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第六页，讲稿共四十三页哦 光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪 激光源激光源旋转机构旋转机构旋转机构旋转机构平面镜平面镜平面镜平面镜平面光平面光平面光平面光机械扫描方式机械扫描方式机械扫描方式机械扫描方式 主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第七页，讲稿共四十三页哦 光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪光条投影法中使用的投影仪 电子扫描方式电子扫描方式电子扫描方式

9、电子扫描方式 通通通通过过过过计计计计算算算算机机机机控控控控制制制制狭狭狭狭缝缝缝缝状状状状光光光光栅栅栅栅的的的的开开开开闭闭闭闭状状状状态态态态可可可可形形形形成成成成所所所所需需需需要要要要的的的的、用用用用于照射被测物体的平面光。于照射被测物体的平面光。于照射被测物体的平面光。于照射被测物体的平面光。控制器控制器狭缝状光栅狭缝状光栅狭缝状光栅狭缝状光栅掩膜掩膜掩膜掩膜可可可可以以以以按按按按任任任任意意意意编编编编制制制制的的的的顺顺顺顺序序序序打打打打出出出出平平平平面面面面光，也可以同时打出多个平面光。光，也可以同时打出多个平面光。光，也可以同时打出多个平面光。光，也可以同时打出

10、多个平面光。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第八页，讲稿共四十三页哦 灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法 在在在在投投投投影影影影仪仪仪仪光光光光源源源源的的的的前前前前方方方方放放放放置置置置一一一一掩掩掩掩膜膜膜膜。其其其其中中中中，掩掩掩掩膜膜膜膜上上上上由由由由x x x xp p p p所所所所定定定定义义义义的的的的狭狭狭狭缝缝缝缝处处处处的的的的透透透透光光光光率率率率为为为为f(xf(xf(xf(xp p p p)。如如如如果果果果适适适适当当当当选选选选择择择择f(xf(xf(xf(xp p p p

11、)的的的的取取取取值值值值，使使使使不不不不同同同同的的的的x x x xp p p p所所所所对对对对应应应应的的的的f(xf(xf(xf(xp p p p)的的的的取取取取值值值值各各各各不不不不相相相相同同同同，那那那那么么么么，当当当当投投投投影影影影仪仪仪仪经经经经由由由由这这这这样样样样一一一一个个个个掩掩掩掩膜膜膜膜向向向向待待待待测测测测物物物物体体体体投投投投光光光光时时时时，投投投投射射射射到到到到待待待待测测测测物物物物体体体体上上上上的的的的光光光光的的的的强强强强度度度度将将将将随随随随狭狭狭狭缝方向的变化而变化缝方向的变化而变化缝方向的变化而变化缝方向的变化而变化,

12、从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。摄像机摄像机摄像机摄像机投影仪投影仪投影仪投影仪等灰度线等灰度线等灰度线等灰度线视线视线视线视线 差分图像差分图像差分图像差分图像透光率受控的透光率受控的透光率受控的透光率受控的狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光(x(x(x(xp pp p,y,y,y,yp pp p)(x(x(x(x i i i i,y,y,y,yI II I)-投光图像投光图像投光图像投光图像无投光图像无投光图像无投光图像无投光图像主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第九页，讲稿共四十三

13、页哦 灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法灰度编码模式光投影法 优点：优点：优点：优点：只只只只需需需需要要要要进进进进行行行行一一一一次次次次投投投投光光光光即即即即可可可可得得得得到到到到图图图图像像像像上上上上各各各各像像像像点点点点的空间编码值的空间编码值的空间编码值的空间编码值,特别适用于运动物体的测量。特别适用于运动物体的测量。特别适用于运动物体的测量。特别适用于运动物体的测量。缺点：缺点：缺点：缺点：（1 1 1 1）需要高）需要高）需要高）需要高S/NS/NS/NS/N的图像传感器。的图像传感器。的图像传感器。的图像传感器。（2 2 2 2）易受物体本身

14、反射特性的影响。）易受物体本身反射特性的影响。）易受物体本身反射特性的影响。）易受物体本身反射特性的影响。（3 3 3 3）易受环境背景光的影响。）易受环境背景光的影响。）易受环境背景光的影响。）易受环境背景光的影响。（4 4 4 4）易受物体间存在的相互反射的影响。）易受物体间存在的相互反射的影响。）易受物体间存在的相互反射的影响。）易受物体间存在的相互反射的影响。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十页，讲稿共四十三页哦 彩色编码模式光投影法彩色编码模式光投影法彩色编码模式光投影法彩色编码模式光投影法 在在在在投投投投影影影影仪仪仪仪光光光光源源源源的的的的前

15、前前前方方方方放放放放置置置置一一一一掩掩掩掩膜膜膜膜。其其其其中中中中，掩掩掩掩膜膜膜膜上上上上由由由由x x x xp p p p所所所所定定定定义义义义的的的的狭狭狭狭缝缝缝缝处处处处的的的的颜颜颜颜色色色色为为为为C C C C(x(x(x(xp p p p)。适适适适当当当当选选选选择择择择C(xC(xC(xC(xp p p p)的的的的取取取取值值值值，使使使使不不不不同同同同的的的的x x x xp p p p所所所所对对对对应应应应的的的的C(xC(xC(xC(xp p p p)的的的的取取取取值值值值各各各各不不不不相相相相同同同同，那那那那么么么么，当当当当投投投投影影影影

16、仪仪仪仪经经经经由由由由这这这这样样样样一一一一个个个个掩掩掩掩膜膜膜膜向向向向待待待待测测测测物物物物体体体体投投投投光光光光时时时时，投投投投射射射射到到到到待待待待测测测测物物物物体体体体上上上上的的的的光光光光的的的的颜颜颜颜色色色色将随狭缝方向的变化而变化将随狭缝方向的变化而变化将随狭缝方向的变化而变化将随狭缝方向的变化而变化,从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。从而完成对测量空间的编码。摄像机摄像机摄像机摄像机投影仪投影仪投影仪投影仪等色线等色线等色线等色线视线视线视线视线 差分图像差分图像差分图像差分图像颜色受控的颜色受控的颜色受控的颜色

17、受控的狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光狭缝投影光(x(x(x(xp p p p,y,y,y,yp pp p)(x(x(x(x i i i i,y,y,y,yI I I I)-投光图像投光图像投光图像投光图像无投光图像无投光图像无投光图像无投光图像主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十一页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 光条光条光条光条投影法投影法投影法投影法和灰度编码模式光投影法的比较和灰度编码模式光投影法的比较和灰度编码模式光投影法的比较和灰度编码模式光投影法的比较从从从

18、从原原原原理理理理上上上上来来来来看看看看，光光光光条条条条投投投投影影影影法法法法可可可可以以以以认认认认为为为为是是是是前前前前述述述述灰灰灰灰度度度度编编编编码码码码模模模模式式式式光光光光投投投投影影影影法法法法的的的的一一一一个个个个特特特特例例例例。由由由由于于于于投投投投射射射射到到到到待待待待测测测测物物物物体体体体上上上上的的的的光光光光的的的的强强强强度度度度仅仅仅仅取取取取分分分分别别别别对对对对应应应应于于于于狭狭狭狭缝缝缝缝开开开开、闭闭闭闭两两两两种种种种状状状状态态态态的的的的“有有有有光光光光”（一一一一般般般般取取取取为为为为系系系系统统统统所所所所能能能能提

19、提提提供供供供的的的的最最最最大大大大灰灰灰灰度度度度）和和和和“无无无无光光光光”（一一一一般般般般取取取取为为为为0 0 0 0）两两两两种种种种灰灰灰灰度度度度值值值值，故故故故该该该该方方方方法法法法克克克克服服服服了了了了灰灰灰灰度度度度编编编编码码码码模模模模式式式式光光光光投投投投影影影影法法法法的的的的主主主主要要要要缺缺缺缺点点点点，具具具具有有有有抗抗抗抗干干干干扰扰扰扰能能能能力力力力强强强强、受受受受物物物物体体体体本本本本身身身身的的的的反反反反射射射射特特特特性性性性影影影影响响响响小小小小等等等等优优优优点点点点。但但但但是是是是，如如如如前前前前所所所所述述述述

20、，这这这这种种种种方方方方法也有其自身的缺点，即一次测量仅能得到相应光条位置处的三维信息。法也有其自身的缺点，即一次测量仅能得到相应光条位置处的三维信息。法也有其自身的缺点，即一次测量仅能得到相应光条位置处的三维信息。法也有其自身的缺点，即一次测量仅能得到相应光条位置处的三维信息。组组组组合合合合式式式式二二二二值值值值编编编编码码码码模模模模式式式式光光光光投投投投影影影影法法法法：将将将将上上上上述述述述两两两两种种种种方方方方法法法法进进进进行行行行组组组组合合合合以以以以克克克克服各自的缺点、并尽可能保留各自的优点。服各自的缺点、并尽可能保留各自的优点。服各自的缺点、并尽可能保留各自的

21、优点。服各自的缺点、并尽可能保留各自的优点。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十二页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十三页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 整整整整个个个个测测测测量量量量空空空空间间间间的的的的形形形形状状状状为为为为一一一一四四四四角角角角锥锥锥锥。用用用用一一一一个个个个比比比比特特特特按按按

22、按上上上上述述述述方方方方式式式式对对对对整整整整个个个个空空空空间间间间进进进进行行行行编编编编码码码码，实实实实际际际际上上上上相相相相当当当当于于于于把把把把测测测测量量量量空空空空间间间间分分分分解解解解成成成成两两两两个个个个不不不不相相相相交交交交的的的的子子子子空空空空间间间间。这这这这些些些些子子子子空空空空间间间间的的的的形形形形状状状状仍仍仍仍为为为为四四四四角角角角锥锥锥锥，但但但但横横横横向向向向有有有有收收收收缩缩缩缩。这这这这样样样样，对对对对于于于于空空空空间间间间中中中中的的的的一一一一个个个个物物物物点点点点而而而而言言言言，若若若若经经经经过过过过上上上上述

23、述述述处处处处理理理理，该该该该点点点点所所所所对对对对应应应应的的的的像像像像点点点点获获获获得得得得了了了了编编编编码码码码值值值值“1 1 1 1”，则则则则表表表表明明明明相相相相应应应应的的的的物物物物点点点点位位位位于于于于左左左左图图图图中中中中由由由由白白白白色色色色标标标标记记记记的的的的子子子子空空空空间间间间内内内内；否否否否则则则则，位位位位于于于于同同同同图中由灰色标记的子空间内。图中由灰色标记的子空间内。图中由灰色标记的子空间内。图中由灰色标记的子空间内。10主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十四页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模

24、式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 同同同同理理理理，可可可可将将将将经经经经由由由由第第第第二二二二个个个个掩掩掩掩膜膜膜膜所所所所产产产产生生生生的的的的模模模模式式式式光光光光投投投投向向向向待待待待测测测测物物物物体体体体，并并并并经经经经过过过过与与与与上上上上述述述述处处处处理理理理类类类类似似似似的的的的处处处处理理理理用用用用另另另另一一一一个个个个比比比比特特特特完完完完成成成成对对对对测测测测量量量量空空空空间间间间的的的的又又又又一一一一次次次次“粗粗粗粗”编编编编码码码码。该该该该次次次次“粗粗粗粗”编编编编码码码码

25、的的的的结结结结果果果果也也也也把把把把整整整整个个个个测测测测量量量量空空空空间间间间按按按按照照照照左左左左图图图图所所所所示示示示的的的的模模模模式式式式分分分分解解解解成成成成两两两两个个个个不不不不相相相相交交交交的的的的子子子子空空空空间间间间。相相相相应应应应地地地地，我我我我们们们们可可可可以以以以得得得得到到到到另另另另一一一一幅幅幅幅关关关关于于于于测测测测量量量量空空空空间间间间的的的的1bit1bit1bit1bit编编编编码码码码图图图图像像像像。与与与与前前前前类类类类似似似似，对对对对于于于于空空空空间间间间中中中中的的的的一一一一个个个个物物物物点点点点而而而而

26、言言言言，若若若若该该该该点点点点所所所所对对对对应应应应的的的的像像像像点点点点在在在在编编编编码码码码过过过过程程程程中中中中获获获获得得得得了了了了编编编编码码码码值值值值“1 1 1 1”，则则则则表表表表明明明明相相相相应应应应的的的的物物物物点点点点位位位位于于于于由由由由白白白白色色色色标标标标记记记记的的的的子子子子空空空空间间间间内内内内；否否否否则则则则，位位位位于于于于由由由由灰灰灰灰色色色色标标标标记记记记的子空间内。的子空间内。的子空间内。的子空间内。1 10 01 10 0主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十五页，讲稿共四十三页哦 组

27、合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 1 1 1 10 0 0 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 01 1 1 11 1 1 10 0 0 01 1 1 11 1 1 1MSBMSBMSBMSBLSBLSBLSBLSB1 1 1 10 0 0 0+主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十六页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法 对对对对于于于于不不不不同同同同的的的的掩掩掩掩膜膜

28、膜膜不不不不断断断断重重重重复复复复上上上上述述述述过过过过程程程程，可可可可以以以以得得得得到到到到关关关关于于于于测测测测量量量量空空空空间间间间的的的的更更更更为为为为精精精精细细细细的的的的编编编编码码码码结结结结果果果果。这这这这样样样样，经经经经过过过过n n n n次次次次投投投投光光光光后后后后，将将将将得得得得到到到到一一一一深深深深度度度度为为为为nbitnbitnbitnbit的的的的空空空空间间间间编编编编码码码码图图图图像像像像。相相相相应应应应地地地地、整整整整个个个个测测测测量量量量空空空空间间间间被被被被分分分分解解解解成成成成2 2 2 2n n n n个个个

29、个子子子子空空空空间间间间。每每每每一一一一个个个个子子子子空空空空间间间间均均均均为为为为形形形形状状状状呈呈呈呈刀刀刀刀刃刃刃刃状状状状的的的的一一一一个个个个四四四四角角角角锥锥锥锥。显显显显然然然然，n n n n值值值值越越越越大大大大，上上上上述述述述四四四四角角角角锥锥锥锥（即即即即分分分分解解解解子子子子空空空空间间间间）的的的的刀刀刀刀背背背背部部部部分分分分在在在在空空空空间间间间的的的的散散散散开开开开程程程程度度度度越越越越小小小小，编编编编码码码码的的的的精精精精细细细细程程程程度度度度越越越越高高高高。因因因因此此此此，只只只只要要要要n n n n足足足足够够够够

30、大大大大，则则则则相相相相应应应应的的的的刀刀刀刀刃刃刃刃状状状状分分分分解解解解子子子子空空空空间间间间在在在在空空空空间间间间的的的的散散散散开开开开程程程程度度度度足足足足够够够够小小小小，以以以以至至至至于于于于每每每每一一一一个个个个分分分分解解解解子子子子空间均可由空间中的一个平面来近似。空间均可由空间中的一个平面来近似。空间均可由空间中的一个平面来近似。空间均可由空间中的一个平面来近似。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十七页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法组合式二值编码模式光投影法

31、 从从从从效效效效果果果果上上上上来来来来看看看看，这这这这样样样样得得得得到到到到的的的的分分分分解解解解子子子子空空空空间间间间非非非非常常常常类类类类似似似似于于于于光光光光条条条条投投投投影影影影法法法法中中中中狭狭狭狭缝缝缝缝光光光光所所所所占占占占据据据据的的的的空空空空间间间间区区区区域域域域。所所所所不不不不同同同同的的的的是是是是，在在在在提提提提供供供供同同同同样样样样的的的的空空空空间间间间分分分分辨辨辨辨率率率率的的的的情情情情况况况况下下下下，光光光光条条条条投投投投影影影影法法法法所所所所需需需需要要要要投投投投影影影影的的的的次次次次数数数数远远远远较较较较现现现

32、现在在在在的的的的方方方方法法法法为为为为多多多多。例例例例如如如如，当当当当把把把把测测测测量量量量空空空空间间间间分分分分解解解解成成成成2 2 2 2n n n n个个个个子子子子空空空空间间间间时时时时，用用用用光光光光条条条条投投投投影影影影法法法法，共共共共需需需需投投投投影影影影2 2 2 2n n n n次次次次。而而而而用用用用现现现现在在在在的的的的方方方方法法法法（即即即即组组组组合合合合式式式式二二二二值值值值编编编编码码码码模模模模式式式式光光光光投投投投影影影影法法法法）则则则则仅仅仅仅需需需需投投投投光光光光log2log2log2log2n n n n=n=n=

33、n=n次次次次，大大大大大大大大减减减减少少少少了了了了所所所所需需需需要要要要的的的的投投投投影次数。影次数。影次数。影次数。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十八页，讲稿共四十三页哦 基本关系式基本关系式基本关系式基本关系式 物点和对应像点之间的关系物点和对应像点之间的关系 投影仪参数矩阵投影仪参数矩阵 物点和对应投影仪坐标之间的关系物点和对应投影仪坐标之间的关系 主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第十九页，讲稿共四十三页哦 基本关系式基本关系式基本关系式基本关系式 除光点投影法之外，各种编码方除光点投影法之外，各种编码方案中的

34、案中的y yp p均是未知的，故应用这均是未知的，故应用这些方法进行测量时只有如下的方些方法进行测量时只有如下的方程可以被利用：程可以被利用：主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十页，讲稿共四十三页哦 物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算 主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十一页，讲稿共四十三页哦 物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算物点三维坐标的计算 记记则有，则有，QV=FV=Q-1F主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十二页，讲稿共四十三

35、页哦 投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定 投影仪参数（共投影仪参数（共投影仪参数（共投影仪参数（共8 8 8 8个）可借助于基准物体和摄像机进行标定。个）可借助于基准物体和摄像机进行标定。个）可借助于基准物体和摄像机进行标定。个）可借助于基准物体和摄像机进行标定。为此，对式为此，对式为此，对式为此，对式进行改写，有：进行改写，有：进行改写，有：进行改写，有：由由由由上上上上式式式式，知知知知：若若若若对对对对应应应应的的的的物物物物点点点点为为为为一一一一基基基基准准准准参参参参考考考考点点点点，则则则则上上上上方方方方程程程程可可可可作作作作为为为为用用用用于于

36、于于求求求求解解解解所述投影仪参数的一个约束条件。所述投影仪参数的一个约束条件。所述投影仪参数的一个约束条件。所述投影仪参数的一个约束条件。这这这这样样样样，若若若若已已已已知知知知不不不不在在在在同同同同一一一一平平平平面面面面上上上上的的的的8 8 8 8个个个个基基基基准准准准点点点点的的的的三三三三维维维维坐坐坐坐标标标标及及及及其其其其对对对对应应应应的的的的投投投投影影影影仪坐标，则利用上述约束条件可解出待求的投影仪参数。仪坐标，则利用上述约束条件可解出待求的投影仪参数。仪坐标，则利用上述约束条件可解出待求的投影仪参数。仪坐标，则利用上述约束条件可解出待求的投影仪参数。P P x

37、xP P y yP P z zP PP P x x x xP P x x y yP P x x z zP P x xw ww ww wp p w wp p w wp p w wp p111112121313141421212222232324240 0+-=()()()P PP P x xx xP PP P x xy yP PP P x xz zP P x xP Pppwwppwwppwwpp11112121121222221313232324241414-+-+-=-注注意意：8 8个个投投影影仪仪参参数数不不是是相相互互独独立立的的，其其中中有有一一个个可可任意设置。例如，可取任意设置。例

38、如，可取P P2424=1=1。主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十三页，讲稿共四十三页哦 投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定 和和摄摄像像机机参参数数的的标标定定过过程程一一样样，为为了了提提高高标标定定精精度度，可可采采用用8 8个个以以上的基准点。当采用上的基准点。当采用N N个基准点时，有：个基准点时，有：=P=(BP=(BT T B)B)-1-1 B BT T X X B P X B P X 利用最小二乘法，利用最小二乘法，解出：解出：主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十四页，讲稿共四十

39、三页哦 投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定投影仪参数的标定 标定的主要步骤：标定的主要步骤：标定的主要步骤：标定的主要步骤：l l 依依依依次次次次对对对对如如如如图图图图所所所所示示示示的的的的基基基基准准准准立立立立方方方方体体体体投投投投射射射射经经经经空空空空间间间间编编编编码码码码的的的的模模模模式式式式光光光光，并并并并运运运运用用用用图图图图像像像像处处处处理理理理手手手手段段段段抽抽抽抽取取取取和和和和记记记记录录录录观观观观测测测测图像各像点所对应的投影仪坐标。图像各像点所对应的投影仪坐标。图像各像点所对应的投影仪坐标。图像各像点所对应的投影仪坐标。l l 用用

40、用用图图图图像像像像处处处处理理理理手手手手法法法法检检检检测测测测出出出出各各各各组组组组直直直直线线线线段段段段，并并并并以以以以此此此此为为为为基基基基础础础础，确确确确定定定定图图图图中中中中虚虚虚虚线线线线所所所所示示示示的的的的各各各各组组组组直直直直线线线线段段段段。利利利利用用用用实实实实线线线线的的的的各各各各组组组组直直直直线线线线段段段段计计计计算算算算出出出出图图图图中中中中用用用用虚虚虚虚线线线线标标标标出出出出的的的的各各各各组组组组直直直直线线线线段段段段之之之之间间间间的的的的交交交交点点点点处的世界坐标。处的世界坐标。处的世界坐标。处的世界坐标。l l 将将将

41、将用用用用虚虚虚虚线线线线标标标标出出出出的的的的各各各各组组组组直直直直线线线线段段段段之之之之间间间间的的的的交交交交点点点点作作作作为为为为基基基基准准准准参参参参考考考考点点点点，利利利利用用用用以以以以上上上上步步步步骤骤骤骤中中中中得得得得到到到到的的的的基基基基准准准准点点点点在在在在世世世世界界界界坐坐坐坐标标标标系系系系和和和和投投投投影仪坐标系下的坐标值，定出待求的投影仪参数。影仪坐标系下的坐标值，定出待求的投影仪参数。影仪坐标系下的坐标值，定出待求的投影仪参数。影仪坐标系下的坐标值，定出待求的投影仪参数。借助于摄像机和基准参考物体借助于摄像机和基准参考物体借助于摄像机和基

42、准参考物体借助于摄像机和基准参考物体进行投影仪参数的标定。进行投影仪参数的标定。进行投影仪参数的标定。进行投影仪参数的标定。XwYwZw主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十五页，讲稿共四十三页哦 组合式二值编码模式光投影法的组合式二值编码模式光投影法的组合式二值编码模式光投影法的组合式二值编码模式光投影法的 实际测量结果举例实际测量结果举例实际测量结果举例实际测量结果举例 被测对象被测对象被测对象被测对象距离图像距离图像距离图像距离图像空间编码空间编码空间编码空间编码图像图像图像图像主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法主动式三角测量法第二十六页，讲

43、稿共四十三页哦 影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素 距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 投影仪投影仪投影仪投影仪 2 2 2 2值图像值图像值图像值图像输入图像输入图像输入图像输入图像空间编码图像空间编码图像空间编码图像空间编码图像投光结束？投光结束？投光结束？投光结束？否否否否是是是是摄像机摄像机摄像机摄像机 参数参数参数参数投影仪投影仪投影仪投影仪 参数参数参数参数三维坐标三维坐标三维坐标三维坐标 计计计计 算算算算距离图像距离图像距离图像距离图像X X X XY Y Y Y

44、Z Z Z Z第二十七页，讲稿共四十三页哦 影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素 距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 受投影仪和摄像机的空间分辨率的制约受投影仪和摄像机的空间分辨率的制约受投影仪和摄像机的空间分辨率的制约受投影仪和摄像机的空间分辨率的制约形状不同的两个形状不同的两个形状不同的两个形状不同的两个四角锥四角锥四角锥四角锥 测量精度与被测物体测量精度与被测物体测量精度与被测物体测量精度与被测物体与投影仪和摄像机之与投影仪和摄像机之与投影仪和摄像机之与投影仪和摄像机之间的距

45、离成反比。距间的距离成反比。距间的距离成反比。距间的距离成反比。距离越远，测量精度越离越远，测量精度越离越远，测量精度越离越远，测量精度越差。差。差。差。摄像机摄像机摄像机摄像机投影仪投影仪投影仪投影仪第二十八页，讲稿共四十三页哦 影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素 距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 受测量过程中所使用的方法的制约受测量过程中所使用的方法的制约受测量过程中所使用的方法的制约受测量过程中所使用的方法的制约在在在在组组组组合合合合式式式式二二二二值值值值编编编编码码

46、码码模模模模式式式式光光光光投投投投影影影影法法法法的的的的例例例例子子子子中中中中，图图图图像像像像的的的的二二二二值值值值化化化化处处处处理理理理对对对对于于于于确确确确定定定定图图图图像像像像像像像像素素素素相相相相应应应应的的的的空空空空间间间间编编编编码码码码值值值值起起起起着着着着至至至至关关关关重重重重要要要要的的的的作作作作用用用用。如如如如果果果果由由由由于于于于处处处处理理理理方方方方法法法法不不不不当当当当，使使使使得得得得在在在在二二二二值值值值化化化化过过过过程程程程中中中中引引引引入入入入较较较较大大大大的的的的测测测测量量量量误误误误差差差差，则则则则这这这这种种

47、种种误误误误差差差差将将将将直直直直接接接接影影影影响响响响到到到到距距距距离离离离的的的的测测测测量量量量精精精精度本身。度本身。度本身。度本身。投影仪投影仪投影仪投影仪 2 2 2 2值图像值图像值图像值图像输入图像输入图像输入图像输入图像第二十九页，讲稿共四十三页哦 影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素 距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 受摄像机参数和投影仪参数等系统参数的校准精度的制约受摄像机参数和投影仪参数等系统参数的校准精度的制约受摄像机参数和投影仪参数等系统参数的校

48、准精度的制约受摄像机参数和投影仪参数等系统参数的校准精度的制约XwYwZw第三十页，讲稿共四十三页哦 影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素影响距离图像测量精度的因素 距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 提高系统距离测量精度的一些考虑：提高系统距离测量精度的一些考虑：提高系统距离测量精度的一些考虑：提高系统距离测量精度的一些考虑：（1 1 1 1）提高投影仪和摄像机的空间分辨率；）提高投影仪和摄像机的空间分辨率；）提高投影仪和摄像机的空间分辨率；）提高投影仪和摄像机的空间分辨率；（2 2 2 2）减少二值化过

49、程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；（3 3 3 3）提高投影仪和摄像机参数的标定精度。）提高投影仪和摄像机参数的标定精度。）提高投影仪和摄像机参数的标定精度。）提高投影仪和摄像机参数的标定精度。（2 2 2 2）减少二值化过程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；）减少二值化过程中引入的测量误差；第三十一页，讲稿共四十三页哦距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量距离图像的高精度测量 q q二值化方法的改进二值化方法的改进二值化方法的改进二

50、值化方法的改进 阈值阈值阈值阈值T T T Tf(i,j)f(i,j)f(i,j)f(i,j)2 2值化值化b(i,j)b(i,j)b(i,j)b(i,j)T T T Tf(i,j)f(i,j)f(i,j)f(i,j)b(i,j)b(i,j)b(i,j)b(i,j)直直直直接接接接法法法法 该该该该方方方方法法法法对对对对模模模模式式式式光光光光照照照照射射射射下下下下的的的的输输输输入入入入图图图图像像像像f(i,j)f(i,j)f(i,j)f(i,j)直直直直接接接接实实实实施施施施阈阈阈阈值值值值操操操操作作作作，将将将将观观观观测测测测图图图图像像像像中中中中灰灰灰灰度度度度超超超超过