多相机三维测量系统：基于柔性靶标定位的图像拼接方法

"基于柔性靶标定位实现图像拼接的多相机三维测量系统，通过激光投影仪和多相机分布式采集，扩展了视觉三维测量的范围。该系统利用小型平面靶标和柔性靶标进行相机标定，实现了图像拼接和全局三维测量。尽管图像拼接方法的精度略低于单视场测量，但仍然满足工业在线测量的需求，并降低了测量成本，提供了便捷的解决方案。" 本文介绍了一种创新的多相机三维测量系统，主要针对视觉三维测量的范围扩展和精度优化。系统采用一个激光投影仪投射出大幅条纹图案，多个相机分布式采集图像，以此来扩大测量范围。这种分布式采集方法是解决传统单相机测量范围限制的有效手段。 在标定过程中，首先使用小型平面靶标标定基准相机的二维图像坐标与三维世界坐标的映射关系。这一阶段通常涉及到相机内参和外参的标定，包括焦距、主点坐标以及相机相对于世界的姿态等参数。接着，在相邻相机的视场有重叠的情况下，引入了柔性靶标进行相机间坐标系的转换标定。柔性靶标能够适应不同形状和角度的变化，使得相邻相机之间的图像坐标转换更加准确。最终，所有相机的图像坐标被统一转换到基准相机的坐标系下，实现图像的无缝拼接。 图像拼接后，通过基准相机的映射关系，可以对整个视场进行全局的三维测量。实验结果显示，虽然这种方法的测量精度稍低于单个相机的测量精度，但精度损失并不显著，足以满足大多数工业在线测量的应用需求。此外，这种方法避免了使用昂贵的辅助测量设备和制作高精度大型靶标的复杂过程，大大降低了系统的成本，提高了实用性和便利性。 关键词涵盖了测量、相位测量、三维轮廓测量、图像拼接、多项式拟合和柔性靶标等核心概念。其中，相位测量用于从条纹图像中获取深度信息，三维轮廓测量则涉及对物体表面形状的精确重建，图像拼接是将多相机视野整合的关键步骤，多项式拟合则可能用于描述相机间坐标变换的数学模型，而柔性靶标是实现相机间标定的关键工具。 该研究为多相机视觉测量提供了一种经济、易用的解决方案，对于工业自动化、产品质量检测等领域具有重要的应用价值，尤其适用于需要大范围、高精度测量的场合。通过优化和改进，这种方法有望进一步提高测量精度，推动三维视觉测量技术的发展。