一种基于相位偏折术的标定系统技术方案

本申属于光学技术领域，公开了一种基于相位偏折术的标定系统，该标定系统，包括:显示模块、1台摄像装置及平面镜，所述显示模块用于显示特征点，所述平面镜的镜面对着显示模块，所述平面镜用于反射显示模块上呈现的特征点图案：所述摄像装置对着所述平面镜，所述摄像装置用于拍摄所述平面镜中的特征点图案对应的图像，且所述摄像装置连接数据处理模块，将拍摄的图像传输至所述数据处理模块。处理模块接收并响应所述图像进行处理，以完成标定采用平面镜对显示屏幕反射成像。该系统无需添加辅助标定物，通过线性求解，能简便迅速的完成标定，特别适用于空间有限的系统。特别适用于空间有限的系统。特别适用于空间有限的系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位偏折术的标定系统


[0001]本申请属于光学
，具体地涉及一种基于相位偏折术的标定系统。

技术介绍

[0002]针对镜面反射表面的三维测量，根据镜面反射特性，相位偏折术是一种可被广泛运用的低成本的面型测量方法。主要运用相位信息获得镜面的梯度信息，通过梯度积分、插值拟合等方法进行物体表面三维重建来获得镜面的面型信息。但是CCD相机只能直接拍摄到待测镜面而无法直接拍摄到显示特征点的显示屏幕，造成了屏幕标定的困难，根据邵山川等人的文章，屏幕是影响测量精度的重要因素，显示屏幕的标定是相位偏折术的关键技术。根据相位偏折术的相位
‑
梯度关系，需要有一个参考面，而专利CN107796305A提出的使用阶梯平面镜的方法需要特制的阶梯平面镜，会增加成本且无法作为相位偏折术的参考面。
[0003]且现有的标定技术中通常使用移动屏幕或添加辅助标定物的方法，该方法在一些应用场景如金刚石单点车的在线检测中，由于受限于空间与轴体的移动，移动屏幕或添加辅助标定物是困难的。
[0004]因此需要一种运行简单且低成本的快速标定的方式。

技术实现思路

[0005]为克服上述缺陷点，本申请的目的在于：
[0006]提出一种基于相位偏折术的标定系统，该标定系统可用于有限空间/受限空间场合下，可用于金刚石单点车的在线检测中。利用该标定系统能简便迅速的完成标定。
[0007]为实现上述目的，本申请采用如下的技术方案：
[0008]一种基于相位偏折的标定系统，其特征在于，包括:
[0009]显示模块、1台摄像装置及平面镜，
[0010]所述显示模块用于显示特征点，
[0011]所述平面镜的镜面对着显示模块，所述平面镜用于反射显示模块上呈现的特征点图案：
[0012]所述摄像装置对着所述平面镜，所述摄像装置用于拍摄所述平面镜中的特征点图案对应的图像，且所述摄像装置连接数据处理模块，将拍摄的图像传输至所述数据处理模块。这样处理模块接收并响应所述图像进行处理，以完成标定。
[0013]优选的，该标定系统，其特征在于，
[0014]所述摄像装置为CCD相机，所述CCD相机用于获取所述平面镜中的特征点信息。
[0015]优选的，该基于相位偏折的标定系统，其特征在于，还包括：
[0016]移动装置，所述移动装置上配置有固定部，所述固定部用以固定平面镜。
[0017]优选的，该移动装置上配置有滚轮。
[0018]优选的，该标定系统，还包括：与所述移动装置匹配的轨道，所述移动装置配置成
沿预设的轨道移动。
[0019]优选的，该移动装置上设有凹槽，所述卡槽用以固定所述平面镜。
[0020]优选的，该移动装置上设有调节部，所述调节部连接平面镜，
[0021]基于所述调节部调节平面镜的空间姿势。
[0022]优选的，该标定系统还包括：固定装置，所述固定装置上配置有调节部，所述调节部用以连接平面镜，
[0023]基于所述调节部调节平面镜的空间姿势，所述摄像装置拍摄该姿势下的平面镜中镜像的虚像。
[0024]本申请实施例提供一种基于相位偏折的标定方法，其特征在于，包括：上述的基于相位偏折的标定系统；所述标定方法包括：
[0025]将平面镜配置于显示屏幕的一侧，利用摄像装置拍摄该位置处平面镜中镜像的显示屏幕上所有的特征点的图像，依次改变至少两次平面镜的位置/姿势，且每次都利用摄像装置拍摄该位置/姿势下平面镜中镜像的显示屏幕上所有的特征点的图像，且任意两次平面镜所处平面均有一定夹角；
[0026]处理模块基于接收的所述图像进行处理，进行标定。
[0027]优选的，该所述方法包括:
[0028]S1、变三次平面镜的位置，且任意两次平面镜所在平面呈一定夹角，利用摄像装置拍摄；
[0029]S2、借助相机外参标定方法得到显示屏幕上各特征点所对应虚像与相机坐标系的变换矩阵A，b；两个不同镜面成像的对应特征点虚像连线的方向向量为其中i,i
′
为镜面变换次数，i,i
′
＝1,2,3；N为特征点数，N＝1,2,3...n；
c
p为相机坐标系下特征点坐标；为第i,i
′
个镜面位置处第N个特征点坐标；为第i,i
′
个镜面位置处第N个特征点虚像坐标；
[0030]S3、对于第i,i
′
个镜面位置，其所在平面的交线方向向量m
ii
′
唯一且与Q
ii
′
垂直；
[0031]Q
ii
′
m
ii
′
＝0
[0032]S4、通过的最小特征值的特征向量求得镜面交线方向向量m
ii
′
，三个镜面两两之间有三条不同的交线，进而求得镜面法线；
[0033]S5、通过系统的几何关系，通过特征点求解线性方程组标定系统参数。
[0034]优选的，该步骤S2具体包括：根据A，b，相机坐标系下特征点虚像与屏幕坐标系下特征点之间的转换关系如下：
[0035][0036]其中，n为镜面法向量，E为单位矩阵，L为镜面到相机的距离。
[0037]优选的，该步骤S4具体包括：镜面法线向量n
i
与镜面交线方向向量m
ii
′
的关系：
[0038][0039]优选的，该步骤S5具体包括：由几何关系得到的线性方程组：
[0040][0041]其中：相机坐标系下第i个镜面位置处第N个特征点相机坐标系下第i个镜面位置处第N个特征点x
N
,y
N
,z
N
为第N个特征点的三维坐标值；n
i
为第i个镜面的法向量；旋转矩阵R＝[r
1 r
2 r3]，r1,r2,r3为旋转矩阵的列向量；E3为3
×
3单位矩阵。
[0042]有益效果
[0043]本申请实施方式的标定方法可用于有空间限制的相位偏折标定方法中，简化标定与测量的步骤，且在测量时无需移动屏幕或添加辅助标定物，可节省测量成本，同时标定的过程更加高效。
附图说明
[0044]图1为本申请实施例提供的金刚石单点车在线相位偏折标定方法示意图。
[0045]图2为本申请的相位偏折术标定系统原理示意图。
[0046]图中，
[0047]1、金刚石单点车主轴，2、金刚石单点车工件，3、金刚石单点车刀具，4、相机，5、显示屏幕，6、镜面，7、显示屏幕虚像。
具体实施方式
[0048]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位偏折的标定系统，其特征在于，包括:显示模块、1台摄像装置及平面镜，还包括，移动装置，所述移动装置上设有调节部，所述调节部连接平面镜，基于所述调节部调节平面镜的空间姿势，所述移动装置上配置有滚轮；与所述移动装置匹配的轨道，所述移动装置配置成沿预设的轨道移动，所述显示模块用于显示特征点，所述平面镜的镜面对着显示模块，所述平面镜用于反射显示模块上呈现的特征点图案；所述摄像装置对着...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，黄启泰，任建锋，王毅，倪颖，李春琦，颜蒙，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：