图像测量第5章三维图像测量3.ppt

? 影响距离图像测量精度的因素 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： （1）提高投影仪和摄像机的空间分辨率； （2）减少二值化过程中引入的测量误差； （3）提高投影仪和摄像机参数的标定精度。 （2）减少二值化过程中引入的测量误差； * * 主动式三角测量法 老哥，我指的 地方，你看见 了吗？ 摄像机1 摄像机2 哪儿呀？都长得 一个样，谁分得 清啊? 无源/被动立体视觉方法的缺点 指哪认哪,难认！ 老哥，我打的 地方，你看见 了吗？ 投影仪 摄像机 是有红色标记的 地方吧？看见了， 看见了。 ? 投光：变无源/被动为有源/主动 打哪指哪,易认！ 主动式三角测量法 ? 模式光投影法 光点投影法 光条投影法 组合光投影法 编码模式光投影法 ? 光点组合 ? 光条组合 ? 光点光条组合 ? 灰度编码 ? 彩色编码 ? 组合式二值编码 ? 时间编码 主动式三角测量法 ? 光点投影法 无投光图像 摄像机 投影仪 光点 点状投影光 视线 2值图像 - 投光图像 阈值 (xp, yp) (xi, yi) 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空间的编码。 主动式三角测量法 ? 光点投影法 优点： 处理简单、可靠。 缺点： 需要用光点对待测物体进行二维扫描，以得到整幅图像上各像点所对应的物点的三维信息。为了检测出图像中的一个光点以得到该点所对应的的测量数据，需对整幅图像进行处理。 ? 测量时间长，不能满足某些对实时性要求高的应用需求。 主动式三角测量法 ? 光条投影法 一维扫描 摄像机 投影仪 光条 视线 2值图像 狭缝投影光 (xp, yp) (x i, yI) 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。 - 阈值 投光图像 无投光图像 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码。 主动式三角测量法 ? 光条投影法中使用的投影仪 激光源 旋转机构 平面镜 平面光 机械扫描方式 主动式三角测量法 ? 光条投影法中使用的投影仪 电子扫描方式 通过计算机控制狭缝状光栅的开闭状态可形成所需要的、用于照射被测物体的平面光。 控制器 狭缝状光栅 掩膜 可以按任意编制的顺序打出平面光，也可以同时打出多个平面光。 主动式三角测量法 ? 灰度编码模式光投影法 在投影仪光源的前方放置一掩膜。其中，掩膜上由xp所定义的狭缝处的透光率为f(xp)。如果适当选择f(xp)的取值，使不同的xp所对应的f(xp)的取值各不相同，那么，当投影仪经由这样一个掩膜向待测物体投光时，投射到待测物体上的光的强度将随狭缝方向的变化而变化,从而完成对测量空间的编码。 摄像机 投影仪 等灰度线 视线 差分图像 透光率受控的 狭缝投影光 (xp, yp) (x i, yI) - 投光图像 无投光图像 主动式三角测量法 ? 灰度编码模式光投影法 优点： 只需要进行一次投光即可得到图像上各像点的空间编码值,特别适用于运动物体的测量。 缺点： （1）需要高S/N的图像传感器。 （2）易受物体本身反射特性的影响。 （3）易受环境背景光的影响。 （4）易受物体间存在的相互反射的影响。 主动式三角测量法 ? 彩色编码模式光投影法 在投影仪光源的前方放置一掩膜。其中，掩膜上由xp所定义的狭缝处的颜色为C(xp)。适当选择C(xp)的取值，使不同的xp所对应的C(xp)的取值各不相同，那么，当投影仪经由这样一个掩膜向待测物体投光时，投射到待测物体上的光的颜色将随狭缝方向的变化而变化,从而完成对测量空间的编码。 摄像机 投影仪 等色线 视线 差分图像 颜色受控的 狭缝投影光 (xp, yp) (x i, yI) - 投光图像 无投光图像 主动式三角测量法 ? 组合式二值编码模式光投影法 光条投影法和灰度编码模式光投影法的比较 从原理上来看，光条投影法可以认为是前述灰度编码模式光投影法的一个特例。由于投射到待测物体上的光的强度仅取分别对应于狭缝开、闭两种状态的“有光”（一般取为系统所能提供的最大灰度）和“无光”（一般取为0）两种灰度值，故该方法克服了灰度编码模式光投影法的主要缺点，具有抗干扰能力强、受物体本身的反射特性影响小等优点。但是，如前所述，这种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。 组合式二值编码模式光投影法：将上述两种方法进行组合以克服各自的缺点、并尽可能