结构光方法测量过程主要包括两个步骤
基于结构光的星箭对接环相对位姿测量方法
基于结构光的星箭对接环相对位姿测量方法李展;郝颖明;付双飞【摘要】空间非合作目标位姿测量是空间在轨维护的前提.面向空间机械手对空间载体自动抓捕的应用需求,提出了基于结构光的空间非合作目标视觉测量方法.该方法以双套双线结构光测量装置作为测量传感器,以空间载体上普遍存在的星箭对接环作为抓捕目标.根据对接环的共同特点,选择直线特征和点特征相结合作为相对位姿的求解特征;基于直线特征求解圆环平面法向量,基于点特征求解圆环圆心坐标,进而得到机械手工具坐标系与对接环坐标系间的相对位姿关系;基于多重几何约束实现了不同光照条件下图像上目标直线的鲁棒识别.建立了演示验证实验系统,在大量演示实验的基础上,进行了实验结果分析.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2019(055)010【总页数】8页(P205-212)【关键词】结构光;非合作目标;在轨服务;目标识别;位姿测量【作者】李展;郝颖明;付双飞【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳 110016;中国科学院大学,北京100049;中国科学院光电信息处理重点实验室,沈阳 110016;辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室,沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳 110016;中国科学院光电信息处理重点实验室,沈阳 110016;辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室,沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳 110016;中国科学院光电信息处理重点实验室,沈阳 110016;辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室,沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TP3911 引言近年来，随着航天技术的发展，越来越多的航天器升入太空，在为人类探索宇宙的奥秘做出贡献的同时，在轨发生故障的航天器不断增多，也产生了较多的太空垃圾。
因此，对空间航天器的在轨维护与服务、空间轨道垃圾清运的需求越来越迫切[1-3]。
这些任务一般通过空间机械手对空间载体的操作来实现，而空间机械手自主操作的前提是必须能够在线测量出机械手末端工具坐标系与待操作目标间的相对位置和姿态。
结构光扫描测量技术
4.1.1 结构光视觉原理
结构光视觉传感器由结构光 投射器和摄像机组成。结构 光投射器将一定模式的结构 光投射于被测物表面，形成 可视特征。根据机构光模式 的不同，常见的可是特征有 激光点、单条激光条和多条 相互平行的激光条等。摄像 机采集被测物表面含有可视 特征的图像，传输到计算机 进行处理，解算可视特征中 心的精确空间三维坐标。
4.5.1 测量系统的构成
• 2. 参考控制装置 • 参考控制装置提供数字
化视觉精密测量中的辅 助约束信息，实现空间 三维坐标的自动化高精 度测量。参考控制装置 包含外部方位装置、比 例基准尺、编码特征点 和控制点等，在不同的 测量场合或测量过程中 可以同时使用或有选择 部分使用。
4.5.1 测量系统的构成
4.1.6 结构光视觉传感器标定方法
• 结构光视觉传感器的标定和摄像机模型参数的标定和摄像 机坐标系与参考坐标系间的转换关系的标定，将摄像机的 模型参数称为摄像机内参数，将摄像机坐标系与参考坐标 系间的转换关系称为传感器结构参数。这里着重讨论传感 器结构参数的标定方法。
• 视觉传感器结构参数的标定方法是：在摄像机内参数精确 标定的前提下，首先在空间设置能够被摄像机捕获的可视 特征点，利用其它测量仪器测出可视特征点在空间的精确 位置关系，带入到传感器视觉模型，求解模型中的旋转矩 阵R和平移矩阵T。
• 数字化视觉精度测量是数字近景近景摄影测量、 数字化成像技术以及工业应用需求相互作用、相 互促进的结果。该方法利用单台或多台高分辨率 数字相机在不同的位置对已知空间坐标的控制点 （Control Point/Ground Point）和被测点进行成 像，利用控制点和被测点的成像特征定位信息， 根据摄影测量中的共线方程，建立同名点对应光 束的交会约束关系，经由优化算法求解出获取被 测点的三维坐标信息和被测体的三维形貌。与常 规的视觉测量不同，三维光学检测具有大视场、 大景深、高精度（相对测量精度）、信息量大、 算法复杂等特点。
结构光系统标定
结构光系统标定结构光系统标定是一种常用于三维重建和计算机视觉领域的技术。
它通过使用结构光投射器和相机来获取物体的三维形状信息。
在这篇文章中，我们将探讨结构光系统标定的原理、方法和应用。
一、原理结构光系统标定的原理基于三角测量和相机模型。
结构光投射器会发射一系列光条或光斑，这些光条或光斑会投射到物体表面上。
相机会捕捉到这些投射在物体上的光条或光斑，并计算出它们在图像中的位置。
通过分析光条或光斑在图像中的位置和相机参数，可以推导出物体的三维形状信息。
二、方法结构光系统标定的方法可以分为两个步骤：相机标定和投射器标定。
1. 相机标定相机标定是确定相机内外参数的过程。
常用的相机标定方法包括使用棋盘格标定板、球体标定板或多个视角下的特征点标定。
通过在不同位置和角度下拍摄标定板或特征点，可以计算出相机的内参（如焦距、主点位置）和外参（如相机的旋转矩阵和平移向量）。
2. 投射器标定投射器标定是确定投射器的内外参数的过程。
常用的投射器标定方法包括使用棋盘格标定板或特殊的标定物体。
通过在不同位置和角度下投射标定板或标定物体，可以计算出投射器的内参（如投射中心、投射方向）和外参（如投射器的旋转矩阵和平移向量）。
三、应用结构光系统标定在许多领域都有广泛的应用。
1. 三维重建结构光系统标定可以用于三维重建，例如建模文物、建筑物或人体等。
通过获取物体的三维形状信息，可以实现精确的三维重建和测量。
2. 增强现实结构光系统标定可以用于增强现实技术中。
通过将虚拟物体与真实世界进行对齐，可以实现更加逼真的增强现实体验。
3. 人机交互结构光系统标定可以用于人机交互界面的设计。
通过识别手势或姿态，可以实现自然而直观的人机交互方式。
4. 工业检测结构光系统标定可以用于工业检测中。
通过获取物体的三维形状信息，可以实现缺陷检测、尺寸测量等应用。
总结：结构光系统标定是一种重要的技术，它可以用于三维重建、增强现实、人机交互和工业检测等领域。
通过相机标定和投射器标定，可以获取物体的三维形状信息。
结构光技术(总3页)
结构光技术(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除结构光技术1.2.1干涉测量法干涉测量法(Interferometry)是常用的高精度、高分辨率测量方法之一，它是利用光的干涉原理对物体进行测量的。
当物体波前与参考波前满足干涉条件时，物体波前与参考波前发生干涉产生干涉条纹，从干涉条纹形变情况可以测出被测物体的几何形状(5]0传统的干涉测量法多采用条纹细化技术得到千涉条纹中心，然后检测条纹中心相对参考基准的偏移量来计算物体的几何形状。
由于计算条纹中心位置的误差较大，所以采用此方法的测量误差较大。
随着激光技术的发展，出现了双光束干涉、多光束干涉、外差干涉、全息千涉等方法。
全息干涉测量对测量环境的要求较高，系统侧量稳定性易受到光学散斑、震动、湿度、气压以及温度等因素影响，若采用共光路设计和同时相移技术，可以有效地抑制震动对测量结果的影响。
2. 4结构光法结构光方法((Structured Light)是一种主动式光学测t技术，其基本原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器(如摄像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。
结构光测量方法具有计算简单、体积小、价格低、大盆程、便于安装和维护的特点，在实际三维轮廓测量中被广泛使用，但是测量精度受物理光学的限制，存在遮挡问题，测量精度与速度相互矛盾，难以同时得到提高。
光点式结构光测量方法需要通过逐点扫描物体进行测量，图像摄取和图像处理需要的时间随着被测物体的增大而急剧增加，难以完成实时测量。
用线结构光代替点光源，只需要进行一维扫描就可以获得物体的深度图，图像获取和图像处理的时间大大减少(io)。
如图1.3为线结构光的示意图，利用辅助的机械装置旋转光条投影部分，从而完成对整个被测物体的扫描。
当采用光面结构光时，将二维的结构光图案投射到物体表面上，这样不需要进行扫描就可以实现三维轮廓测量，测量速度很快，光面结构光中最常用的方法是投影光栅条纹到物体表面[}m,i2}。
结构光测量系统的标定方法综述
结构光测量系统的标定方法综述刘顺涛;骆华芬;陈雪梅;徐静【摘要】结构光测量技术具有无接触、测量速度快、测量精度较高且成本较低等优点而被广泛应用到各个领域.结构光测量系统的精度取决于系统标定精度.综述了结构光测量系统的现有标定方法,即基于矩阵变换的摄影测量法、基于几何关系的三角测量法和多项式拟合法.摄影测量法可以进一步分为伪相机法、逆向相机法和光平面法.从误差扩散、对投影仪标定的依赖性、精密辅助标定装置、操作复杂度等方面对上述标定方法进行了对比.指出标定方法的研究趋势是从实验室方法向现场标定技术的转变,要求标定装置简单、标定过程便捷、标定时间快速且精度高.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2015(039)002【总页数】7页(P252-258)【关键词】测量与计量;结构光;标定;误差【作者】刘顺涛;骆华芬;陈雪梅;徐静【作者单位】成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部,成都610092;清华大学机械工程系,北京100084;成都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部,成都610092;清华大学机械工程系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TN247Key words:measurement and metrology; structured light; calibration; error E-mail:***************基于结构光的3维测量系统是一种利用特定光源照射目标形成人工特征，由摄像机采集这些特征进行测量的系统。
通过编码可以使光源投射出的图案具有特定结构(投射光被称为结构光)。
基于结构光的3维测量系统主要由投影仪(或光栅机)、摄像机和计算机组成。
测量时，投影仪将一定相位编码的结构光图像投射到被测工件表面，结构光图像会因为被测工件的表面高低不同而发生畸变，摄像机捕获变形的结构光图像，并利用三角测量法求解出工件表面的3维形状和轮廓。
根据投射图像的不同，可以分为点结构光[1]、线结构光[2]、多线条结构光[3]、面结构光[4-5]。
投影结构光测量
相位转换算法推导(A mapping algorithm)已知条件P0—投影到参考面光条间隔，mm；（如何确定P0?）O—相机光轴与参考平面的交点，在像素坐标平面上O点的像素坐标对应记录光条中最大亮度的感光单元，记为u0。
参考平面基本与相机光轴垂直。
假设；为便于分析设O点处光强（即灰度值）的相位角为0。
图1操作顺序与测量记录1.调整相机的摆放位置，使得像素坐标的一个方向与光条垂直，同时图像平面与参考面尽量平行。
2.投影仪将等间隔分布的光条投射到参考平面上，产生明暗相间分布均匀的条状图形，图形的亮度沿x方向服从正弦分布关系。
3.根据测量要求和光条在物体上的投影方向，在物体上选择并布置要测量采样的位置（如C点，见图2），然后依据选定的采样位置，在相机的像素坐标面上找出与采样位置相对应的感光单元u c（即像素坐标[u i，v i]i=1, 2,…,M），最后将找出的像素坐标[u i，v i]保存为矩阵或表格的形式，以便测量时用。
4.将P0分成N(≥3)份，然后把光条投射到参考平面上，同时用CCD相机拍摄光条的图像（记录像素坐标[u i，v i]上的灰度值，以便分析用），每拍一次图像后移动光栅，使参考面上的光条位移P0/N距离后，再拍摄光条图像，这样拍摄获得光条图像的序列照片I1，I2，….I N。
5.同样，对被测物体重复2和3步骤，获得投影到物体上的光条图像的序列照片。
分析与数据处理1.在第一幅图像上，在主点附近找一光条图像，并检测该光条图像的灰度值，找出最大灰度值所对应的像素坐标（即CCD感光单元），将该像素坐标看着为O点的像素坐标，记为u0。
2.由于相机相对参考平面的位置不动，所以O点在各幅图像上的像素坐标均为u0。
图23.参考图1和图2，确定C的位置。
由于光条图形的亮度沿x方向服从正弦分布，所以C 点的亮度I c 可以表示为：(,)(,)c o s (2c c I a x y b x y m πφ=++ （1）这里，m=OC/P 0取整，02c φπ∠∠（即在相邻两条亮带之间的任意位置）。
线结构光三维测量原理
线结构光三维测量原理线结构光三维测量原理是一种常用的三维测量技术，它通过投射一组特殊的光线，形成一条条亮暗相间的线条，然后通过对这些线条的变形进行测量，从而得到被测物体的三维形状信息。
该技术具有测量速度快、精度高、适用范围广等优点，被广泛应用于工业制造、医学影像、文化遗产保护等领域。
线结构光三维测量原理的基本思想是利用三角测量原理，通过测量光线在被测物体表面上的投影变形，计算出被测物体表面上各点的三维坐标。
具体来说，该技术通常采用以下步骤进行：1. 光源发射：将一束光线通过透镜或光纤束，聚焦成一条线状的光源。
2. 投射光线：将光源投射到被测物体表面上，形成一组亮暗相间的线条。
3. 感应光线：使用相机或其他光学传感器，对被测物体表面上的光线进行感应，记录下每条线条的位置和形状。
4. 计算三维坐标：通过对每条线条的位置和形状进行分析，计算出被测物体表面上各点的三维坐标。
线结构光三维测量技术的精度主要受到以下因素的影响：1. 光源的稳定性：光源的稳定性直接影响到测量结果的准确性，因此需要选择稳定性好的光源。
2. 相机的分辨率：相机的分辨率越高，能够捕捉到的细节就越多，测量结果的精度也就越高。
3. 投射角度：投射角度的选择会影响到测量结果的精度和可靠性，需要根据被测物体的形状和特点进行合理的选择。
4. 被测物体表面的反射性质：被测物体表面的反射性质会影响到光线的反射和折射，从而影响到测量结果的准确性。
总的来说，线结构光三维测量技术是一种非常有用的三维测量技术，它具有测量速度快、精度高、适用范围广等优点，被广泛应用于工业制造、医学影像、文化遗产保护等领域。
随着科技的不断发展，该技术的应用前景也将越来越广阔。
3d结构光相机原理
3d结构光相机原理3D结构光相机原理引言：3D结构光相机是一种利用结构光原理进行三维重建的设备。
相比传统的摄像机，它能够获取更多的深度信息，并且在3D扫描、虚拟现实、计算机视觉等领域有着广泛的应用。
本文将介绍3D结构光相机的原理及其工作方式。
一、原理概述结构光相机的原理基于三角测量，通过投射一系列结构光条纹到目标物体上，然后利用相机捕捉这些条纹的形变，从而获取目标物体表面的深度信息。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：光源投射、形变采集、三角测量和深度计算。
二、光源投射在结构光相机中，常用的光源有激光光源和LED光源。
光源的选择要根据具体的应用场景和要求来确定。
激光光源具有高亮度、高方向性和狭窄的光束特性，适合于长距离和室外环境下的测量；而LED光源则具有较低的成本和功耗，适合于近距离和室内环境下的测量。
三、形变采集光源投射到目标物体上后，会在物体表面产生形变。
结构光相机通过记录这些形变来获取深度信息。
形变的记录可以通过两种方式实现：被动方式和主动方式。
被动方式是通过相机直接观察物体表面的形变，而主动方式是通过相机观察物体表面上的结构光条纹的形变。
在实际应用中，主动方式更为常用，因为它能够获得更高的测量精度和鲁棒性。
四、三角测量获取到形变信息后，结构光相机需要进行三角测量来计算目标物体表面上每个像素点的深度。
三角测量的原理是利用物体表面上的三个点来构成一个三角形，通过测量三角形的边长和角度来计算出目标点的深度。
这个过程需要利用到相机的内参和外参参数，以及光源的位置信息。
五、深度计算通过三角测量，结构光相机可以得到目标物体表面上每个像素点的深度值。
深度值的计算通常是将物体表面划分成网格，然后对每个网格进行深度计算。
常用的深度计算方法有基于几何学的方法和基于光学的方法。
基于几何学的方法是通过测量物体表面上的形变来计算深度，而基于光学的方法是通过测量物体表面上的光强度来计算深度。
六、应用领域3D结构光相机在许多领域都有着广泛的应用。
线结构光三维测量原理
线结构光三维测量原理引言：线结构光三维测量技术是一种常用的非接触式三维测量方法，广泛应用于工业制造、机器人导航、医疗诊断等领域。
本文将介绍线结构光三维测量的原理和应用，并探讨其在现实生活中的意义和前景。
一、线结构光三维测量的基本原理线结构光三维测量是通过投射一组由光源产生的结构化光线，利用相机对目标物体进行拍摄并分析光线的形变信息，从而实现对目标物体的三维形状和表面结构的测量。
具体来说，线结构光三维测量主要包括以下几个步骤：1. 光源投射：选择合适的光源，例如激光，将其投射到目标物体上，形成一组结构化光线。
2. 相机拍摄：使用一台或多台相机对目标物体进行拍摄，记录光线在目标物体上的形变信息。
3. 形状重建：通过对拍摄到的图像进行处理和分析，利用三角测量原理，将光线的形变信息转化为目标物体的三维形状。
4. 数据处理：对获取到的三维形状数据进行处理和修复，去除噪声和误差，以获得更精确的测量结果。
二、线结构光三维测量的应用领域线结构光三维测量技术具有高精度、高效率、非接触等优点，已被广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 工业制造：在线结构光三维测量技术可用于工件尺寸测量、表面缺陷检测、装配质量控制等方面，提高生产效率和产品质量。
2. 机器人导航：线结构光三维测量技术可为机器人提供环境感知和定位信息，使其能够在复杂环境中自主导航和执行任务。
3. 医疗诊断：线结构光三维测量技术可用于医学影像的三维重建和病变分析，辅助医生进行疾病诊断和手术规划。
4. 文化遗产保护：线结构光三维测量技术可用于文物的三维数字化和虚拟展示，保护和传承人类的文化遗产。
三、线结构光三维测量的意义和前景线结构光三维测量技术的发展和应用对于推动工业制造、智能制造和数字化转型具有重要意义。
它可以提高生产效率、降低成本，改善产品质量和用户体验。
同时，线结构光三维测量技术的应用还有助于推动机器人技术、医疗诊断和文化遗产保护等领域的发展。
双目结构光三维测量的工作流程
双目结构光三维测量的工作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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结构光
结构光编辑1、激光从激光器发出,经过柱面透镜后汇聚成宽度很窄的光带,称为结构光.该光平面以一定角度入射在工件上,在工件上产生反射和散射2、已知空间方向的投影光线的集合称为结构光3、生成结构光的设备可以是将光点、光缝、光栅、格网或斑纹投影到被测物体上的某种投影设备或仪器,也可以是生成激光束的激光器结构光的英文是structured light结构光标定方法：基于立体标靶的激光平面标定，斜面标定法。
结构光技术（部分）(2006-10-26 17:12:56)转载▼分类：三维光学测量技术结构光技术结构光方法((Structured Light)是一种主动式光学测t技术，其基本原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器(如摄像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。
结构光测量方法具有计算简单、体积小、价格低、大盆程、便于安装和维护的特点，在实际三维轮廓测量中被广泛使用，但是测量精度受物理光学的限制，存在遮挡问题，测量精度与速度相互矛盾，难以同时得到提高。
光点式结构光测量方法需要通过逐点扫描物体进行测量，图像摄取和图像处理需要的时间随着被测物体的增大而急剧增加，难以完成实时测量。
用线结构光代替点光源，只需要进行一维扫描就可以获得物体的深度图，图像获取和图像处理的时间大大减少(io)。
如图1.3为线结构光的示意图，利用辅助的机械装置旋转光条投影部分，从而完成对整个被测物体的扫描。
当采用光面结构光时，将二维的结构光图案投射到物体表面上，这样不需要进行扫描就可以实现三维轮廓测量，测量速度很快，光面结构光中最常用的方法是投影光栅条纹到物体表面[}m,i2}。
如图1.4所示为面结构光的示意图。
当投影的结构光图案比较复杂时，为了确定物体表面点与其图像像素点之间的对应关系，需要对投射的图案进行编码，因而这类方法又称为编码结构光测量法。
图案编码分为空域编码和时域编码。
线结构光测量原理
线结构光测量原理引言线结构光测量原理是一种常用的三维形貌测量方法，它通过投射一条或多条结构光线，通过相机拍摄物体表面反射的结构光图案，并通过计算和分析得到物体表面的三维形状信息。
本文将深入探讨线结构光测量原理的工作原理、应用领域和关键技术。
一、工作原理线结构光测量原理主要包括以下几个步骤：1.投射结构光线：在测量前，需要选择适当的结构光源，例如激光器、LED灯等，将结构光线投射到待测物体表面。
通常，使用线型结构光可以提供更好的表面测量精度。
2.拍摄结构光图像：通过相机或其他成像设备拍摄物体表面反射的结构光图像。
为了获得清晰的图像，可以采取一些增强技术，如相机同步触发、滤波等。
3.图像分析与处理：对拍摄的结构光图像进行分析和处理，提取出图像中的结构光线位置信息，通常可以通过图像处理算法进行边缘检测、滤波、二值化等操作。
4.三维形状重建：根据结构光图像中的结构光线位置信息，可以计算出物体表面相对于结构光源的三维坐标，从而重建出物体的三维形状。
二、应用领域线结构光测量原理在许多领域都有广泛的应用，以下将介绍几个代表性的应用领域：1.工业制造：线结构光测量原理可以用于工业制造中的表面质量检测和尺寸测量。
例如，在汽车制造中，可以通过线结构光测量原理对车身表面进行检测，以确保表面平整度和外观质量符合要求。
2.产品设计：线结构光测量原理可以对产品的外形进行快速测量和分析，帮助设计师改进产品设计。
例如，在手机设计中，可以通过线结构光测量原理对手机外观进行测量，以优化产品的造型和人机交互体验。
3.文物保护：线结构光测量原理在文物保护中有重要应用。
通过对文物表面进行三维形状测量，可以帮助文物保护专家进行文物的修复和保护。
同时，线结构光测量也可以用于文物数字化展示，方便研究和教育。
4.医疗领域：线结构光测量原理可以用于医疗领域中的三维面部扫描和手术模拟。
例如，在整形外科中，可以通过线结构光测量原理对患者的面部进行测量，以指导整形手术的设计和模拟。
结构光投影标定
结构光投影标定结构光投影标定是一种常用的三维视觉测量方法，它通过投射特定的结构光图案到被测物体表面，利用相机观测到的结构光变形信息进行三维重建和测量。
本文将介绍结构光投影标定的原理、过程和应用。
一、原理结构光投影标定的原理基于三角测量和光栅投影。
首先，通过标定相机和投影仪之间的外部参数，确定它们之间的位置关系；然后，通过在投影仪上加载特定的结构光图案，将光栅投影到被测物体表面；最后，相机观测到的结构光变形信息经过图像处理和三角测量算法，得到被测物体的三维形状。
二、过程结构光投影标定的过程主要包括相机标定和投影仪标定两个步骤。
相机标定是确定相机的内部参数和外部参数，以及相机的畸变参数。
投影仪标定是确定投影仪的内部参数和外部参数。
在标定过程中，需要使用特定的标定板或标定物体，通过拍摄多个不同位置或姿态下的图像，进行相机和投影仪的参数估计。
三、应用结构光投影标定在工业测量和三维重建领域有着广泛的应用。
首先，结构光投影标定可以用于三维扫描和建模，如在工业设计中的零件测量、产品质量检测等。
其次，结构光投影标定可以用于虚拟现实和增强现实技术中的三维重建和交互。
此外，结构光投影标定还可以应用于医学领域，如牙齿测量、面部重建等。
四、优势和挑战结构光投影标定相比其他三维测量方法具有一些优势。
首先，结构光投影标定设备简单、成本低。
其次，结构光投影标定可以实现高精度的三维测量，通常可以达到亚毫米级别的测量精度。
然而，结构光投影标定也面临一些挑战。
例如，光照条件的变化、表面反射率的不均匀性等因素都会影响测量结果的准确性。
结构光投影标定是一种常用的三维视觉测量方法，通过投射结构光图案到被测物体表面，利用相机观测到的结构光变形信息进行三维重建和测量。
其原理基于三角测量和光栅投影，应用广泛且具有较高的测量精度。
然而，结构光投影标定也面临光照条件和表面反射率等挑战。
随着科技的不断进步，结构光投影标定在工业、虚拟现实和医学等领域的应用将会更加广泛，为我们带来更多的便利和创新。
单目结构光测距标定方法总结
1、总体思路：
两步标定法：
（1）利用张正友的多平面标定法，对摄像机的内参数与外参数包括径向畸变和切向畸变参数进行标定，精度能够得到较高的保证。
（2）对结构光平面进行标定，摄像机标定完成后进行光平面上已知长度
直线段的图像采集，并通过一定的图像处理手段获取该线段的两个端点在图像上的像素坐标。
至少采集两张这样的图片后即可进行线结构光光平面参数的求解。
所需要获取的数据可以至少只有三条结构光光平面上的空间直线段的长度和其对应在成像平面上的端点像素坐标。
2、具体实现过程：
（1）摄像机参数标定：
利用张正友多平面的标定方法求求解出相机的内外参数。
（利用工件测量程序的标定代码或者用肖志鹏学长针对本相机的标定代码）
（2）结构光平面标定：
已知条件：
A 相机坐标系和结构光光平面坐标系为同一坐标系；
B Line1、line2、line3为结构光平面中不共线的三条已知长度的额线段（结构光固定不动，在空间内移动画有线段的标定板获得这三条线段）；
C 在成像平面中三条线段的投影可以获得，进而能通过获得∠A1OB1、∠A2OB2、∠A3OB3 。
原理和实现过程：。
结构光方法测量过程主要包括两个步骤
结构光方法测量过程主要包括两个步骤:第一步:由激光投射器根据测量需要投射可控制的光点、光条或光面结构光到物体表面形成特征点，并调节CCD 摄像机与视频采集软件，拍摄关于特征点的图像。
第二步: 建立合理的坐标系。
然后由物体表面投射光图案的几何形态特征，通过滤噪，图像处理等步骤，提取得到特征点形成的像素坐标。
再通过模式识别判断物体表面形状，利用激光器和CCD 摄像机在空间中的位置等参数，利用三角法测量原理反求得原特征点的坐标。
在实际应用中，线结构光测量系统由于其快速、精确、稳定性好，而且结构简单，易于实现，相比点结构光提高了效率，又避免了面结构光方法的复杂性，因此在各个应用领域，如制造业、军事、医学上获得了更广泛的应用。
本项目中采用的也是线结构光系统，因此本论文的内容都围绕线结构光测量系统展开。
线结构光法比起点结构光法，测量得到的信息量大大增加，而其实现的系统复杂性并没有增加，因而得到了广泛应用。
该方法也是基于三角测量原理，所不同的是采用线光源代替点光源。
由激光器投射线激光作为光源，与物体表面相交时，在物体表面产生亮光条。
该光条由于物体表面形状的变化而受到调制，表现在图像中则是光条发生了偏移和断续，偏移的程度与形状有关。
通过这种关系，对CCD 拍摄到的图像进行处理，就可以求取物体的形状。
线结构光测量系统的研究现状目前，对线结构光测量系统的研究，主要集中在模式识别与标定方法的研究上。
这就需要对CCD 摄像机拍摄的图像进行处理，通过滤噪与二值化，光条中心提取等步骤提取出有用信息后，对信息进行分析，来判断出被测物体的形状与位置。
其中，对滤噪有各种线性与非线性滤波器方法；二值化处理要设计合适的阈值；对光条中心提取这一步有细化法、水平中值法、灰度重心法、阈值法等；对被测物体形状的识别，有基于Hough 变换的圆检测、线检测等方法；标定方法则有直接线性法标定、基于简单三角法的几何标定、基于多幅图像对应点变换的自标定方法、基于非数学的方法如人工神经网络法等。
结构光查找表法
结构光查找表法结构光查找表法是一种用于三维物体表面测量的技术。
它通过将结构光投射到物体表面上，然后利用相机捕捉到的结构光图像来计算物体表面的深度信息。
这种方法不仅可以用于三维重建和物体识别，还可以应用于工业制造、医学影像等领域。
结构光查找表法的原理是基于三角测量原理。
当结构光投射到物体表面上时，由于物体表面的几何形状不同，结构光在相机中形成的图像也会有所不同。
通过分析结构光图像中的形变和位移信息，可以推断出物体表面的深度信息。
在实际应用中，结构光查找表法通常分为两个步骤：标定和测量。
首先，需要对相机和投影仪进行标定，以获得它们之间的相对位置关系和内部参数。
然后，在标定完成后，可以开始进行物体表面的测量。
在进行测量时，首先需要投射结构光到物体表面上。
常见的投射方式有条纹投影和编码投影两种。
条纹投影通过投射一系列平行或交叉的条纹，来获取物体表面的深度信息。
编码投影则是通过投射一系列具有特定编码的光斑，来获取物体表面的深度信息。
无论是条纹投影还是编码投影，都需要在相机中捕捉到结构光图像。
捕捉到结构光图像后，需要对图像进行分析和处理，以获取物体表面的深度信息。
常见的分析方法有相位解析法、查找表法和三角剖分法等。
其中，结构光查找表法是一种简单而有效的方法。
它通过建立一个查找表，将结构光图像中的像素坐标映射到物体表面上的深度值。
通过查找表，可以实现对物体表面深度信息的快速获取。
结构光查找表法的优点在于简单、快速和准确。
相比于其他方法，它不需要复杂的计算和分析过程，而且可以实现实时测量。
此外，结构光查找表法还可以应用于不同类型的物体表面，包括光滑表面、有纹理表面和透明表面等。
然而，结构光查找表法也存在一些局限性。
首先，对于非刚性物体或动态物体的测量，由于物体形状的变化，可能会导致测量结果的失真。
其次，对于大尺寸物体或远距离测量，可能会受到光束扩散和噪声的影响，导致深度测量的精度下降。
为了克服这些局限性，结构光查找表法可以与其他方法结合使用，如多视角几何、纹理匹配和深度传感器等。
双线结构光测距原理-概述说明以及解释
双线结构光测距原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述双线结构光测距技术是一种基于投影和相位测量原理的三维测量方法。
通过投影两条光线或光带形成结构光，在被测物体上形成明暗条纹，通过相机捕捉到物体表面上的结构光图案，并进行图像处理和相位解算，最终可以实现对物体的三维坐标重构和距离测量。
双线结构光测距原理的核心是计算结构光在物体表面产生的相位差，通过相位差的变化情况可以精确地测量物体不同位置的距离。
在测量过程中，首先需要校准相机和投影仪之间的位置关系，确保投影仪能够投射出准确的结构光。
然后，通过调节投影仪的参数和物体距离，采集一系列结构光图像。
接着，对这些图像进行图像处理，提取出结构光的条纹信息。
最后，通过相位解算算法，计算出每个像素点上的相位差，并转换成距离值。
双线结构光测距技术具有测量速度快、精度高的特点，广泛应用于多个领域。
在工业制造中，可以用于三维形貌测量、自动化检测等；在医疗领域，可以用于牙齿、面部等部位的三维扫描和重建；在虚拟现实与增强现实中，可以用于手势识别和场景重建等。
总之，双线结构光测距原理是一种可靠高效的三维测量方法，具有广泛的应用前景。
未来随着科技的不断发展，双线结构光测距技术将会得到更广泛的应用和深入的研究。
1.2 文章结构本文主要围绕双线结构光测距原理展开讨论。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对双线结构光测距原理进行概述，介绍其背景和意义。
同时，我们将介绍文章的结构，确保读者可以清晰地了解文章的组织和内容安排。
此外，我们还会明确文章的目的，让读者在阅读完全文之后能够得到预期的收获。
在正文部分，我们将详细介绍双线结构光测距原理。
首先，我们将对该原理进行解释，阐述其基本原理和工作机制。
接着，我们将探讨该原理在实际应用中的领域，包括工业制造、三维重建、机器人导航等。
通过对原理和应用领域的深入剖析，读者将能够全面了解双线结构光测距原理的优点和局限性，并将为其在各个领域的应用提供一定的参考和指导。
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的检测情况与精度与效率要求，模型建立的方法也是多种多样的
在线结构光测量系统中，一般要用到三种坐标系：世界坐标系，摄像机坐标系与
图像坐标系
滤噪
滤波算法分为空域滤波，频域滤波与二值形态学滤波三大类
[11]
。其中空域主要有
均值与中值滤波器算法；频域主要有各种低通与高通滤波法；形态学滤波主要有二值高斯高/低通滤波器等。但在本实验中，信号光条处在图像频域的高频部分，各种散粒
线结构光系统，因此本论文的内容都围绕线结构光测量系统展开。
线结构光法比起点结构光法，测量得到的信息量大大增加，而其实现的系统复杂
性并没有增加，因而得到了广泛应用。该方法也是基于三角测量原理，所不同的是采
用线光源代替点光源。由激光器投射线激光作为光源，与物体表面相交时，在物体表
面产生亮光条。该光条由于物体表面形状的变化而受到调制，表现在图像中则是光条发生了偏移和断续，偏移的程度与形状有关。通过这种关系，对CCD拍摄到的图像进
对光条中心提取这一步有细化法、水平中值法、灰度重心法、阈值法
等；对被测物体形状的识别，有基于Hough变换的圆检测、线检测等方法；标定方法则有直接线性法标定
、基于简单三角法的几何标定、基于多幅图像对应点变换的自标定方法、基于非数学的方法如人工神经网络法等。
线结构光三维视觉检测模型的建立，主要方法有：基于较精确数学模型的解析三
行处理，就可以求取物体的形状。
线结构光测量系统的研究现状
目前，对线结构光测量系统的研究，主要集中在模式识别与标定方法的研究上。
这就需要对CCD摄像机拍摄的图像进行处理，通过滤噪与二值化，光条中心提取等步
骤提取出有用信息后，对信息进行分析，来判断出被测物体的形状与位置。
其中，对滤噪有各种线性与非线性滤波器方法；二值化处理要设计合适的阈值；
m n S
g x y M f x y
∈
=∑(2-4)
其中S为邻域像素点集；M为S中像素点个数。对全图像像素依次如此处理，便
得到了均值滤波后的图像。模板的选取则依具体情况而定，有3×3，5×5等。均值滤
波能滤掉图像中的散粒噪声，但也存在相当的边缘模糊效应，会使有用信号受到损失。
模板变大时，噪声的消除效果明显加强，但是有用信号的边缘也会变更模糊，损失了
面形状，利用激光器和CCD摄像机在空间中的位置等参数，利用三角法测量原理反求
得原特征点的坐标。
在实际应用中，线结构光测量系统由于其快速、精确、稳定性好，而且结构简单，
易于实现，相比点结构光提高了效率，又避免了面结构光方法的复杂性，因此在各个
应用领域，如制造业、军事、医学上获得了更广泛的应用。本项目中采用的也是
有用信号；并且加大了运算量，降低了效率。
中值滤波器是一种非线性空间滤波器，其原理类似均值滤波器，不同之处在于
用中值来取代均值滤波器里的均值。其数学表达式为：
g(x, y)= median(f(x, y)) (x, y)∈S (2-5)
中值滤波在实际计算过程中并不需要图像的统计特性，给计算带来不少方便。在
是比较费时的，特别是当图像尺寸较大，或者光条比较厚时。此外，细化模板的选取
也是一个难题。
几何中心法的原理是先检测光条的边界，然后取其中间线作为光条中心位置。因
为图像上的光条的光强是呈高斯分布的，所以高斯曲线上峰值点对应的像素位置就是
光条中心位置。虽然实际线激光具有一定的厚度，但是在理想高斯光束成像情况下，
值化算法。
(1)空域与频域滤波法
均值滤波器是最简单的线性滤波器。其基本方法是用对每个像素，用其周围若干
像素的平均灰度值来代替该像素的灰度值。因为噪声常表现为一些孤立点，故使用此
方法通过消除孤立点来减小噪声。设f(x，y)为原有含噪声的图像，经过邻域平均处理
后为g(x，y)，则
,
( , ) (1/ ) ( , )
结构光方法测量过程主要包括两个步骤:
第一步:由激光投射器根据测量需要投射可控制的光点、光条或光面结构光到物体
表面形成特征点，并调节CCD摄像机与视频采集软件，拍摄关于特征点的图像。
第二步:建立合理的坐标系。然后由物体表面投射光图案的几何形态特征，通过滤
噪，图像处理等步骤，提取得到特征点形成的像素坐标。再通过模式识别判断物体表
计算过程比较费时，效率较低。在本论文第四章中，尝试了3×3和5×5模板下的中值
与均值滤波算法进行图像处理，并给出了效果图。
频域处理中主要用到的滤波法为高通和低通滤波器
[11]
，具体算法则有巴特沃兹和
9
1 0光条中心提取算法
光条中心提取是线结构光测量方法中很重要的一个环节，光条中心提取精度直接
影响到整个测量系统的标定与测量精度。目前常用的算法有细化法，几何中心法和灰
有些文献提及的结构光测量系统中采用了中值滤波方法，取得了不错的效果
[25][26]
。但
是对一些重视细节，特别是线、顶尖等细节多的图像不宜采用中值滤波。而且中值滤
波一样存在边缘模糊效应，会给信号带来损失。
总体来说，空域滤波对滤除孤立噪声点和随机噪声是非常有用的，但是进行遍历运算，所以计算量相当大，
从中心到两边，物体表面上的光强分布是对称的。因此，根据对称关系，其几何中心
就是光条中心位置。这种方法算法简单，处理速度快，但是对表面反射情况、图像质
量要求比较高，对噪声比较敏感。一旦前一步的门限设置有偏差，在边缘多检测到了
噪声也处在高频部分，用频域滤波难以去除。因此，频域滤波不适用于本实验中图像
的处理。
8
化后的开启与闭合运算。滤波与二值化结合起来，就可以把CCD摄像机拍摄到的原始
图片转化为滤除了噪声的二值化图像，以供下一步处理。在实际应用中，由于CCD摄
像机拍摄到的图片质量与要达到的目的不同，所以有各种适用于不同场合的滤噪与二
度重心法
[12]
。下面对此三种方法的原理进行简要的介绍。
细化法的原理就是选取一定的细化模板，然后以模板为判据，重复地剥掉二值图
像的边界像素,直到最后获得一条单像素的连通线。剥离边界像素时一定要保持目标的
连通性,因为不能改变原图像的拓扑性质，否则检测结果会出现错误。因此，每次操作
只能剥离一层像素点。要使光条变成单像素的细线,就必须进行多次细化。因此，细化