基于直线空间旋转的十字结构光标定

秦训鹏，丁吉祥*，董寰宇，董书洲

（1.武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北 武汉430070；2.武汉理工大学 湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心，湖北 武汉430070）

1 引 言

线结构光测量以其非接触式且能获得较高的几何精度而在工业测量和三维重构领域得到广泛的应用［1］。在汽车与交通运输、航空航天等领域［2］，对于复杂曲面上特征检测问题一直是研究的热点问题，如汽车零部件制造与检测中螺纹孔的圆孔半径、圆心坐标和圆心位置度等都是质量检测的重要因素。而传统的人工测量不仅进度差而且效率低，如工业中测量使用的三坐标测量机等，无法满足现代生产线上的自动化要求。针对上述问题，国内外学者提出以结构光的形式进行测量。在线结构光测量系统中，相机标定精度和光平面标定精度是影响测量精度的主要因素。

传统的结构光标定方法有3D靶标法［3-4］、拉丝法［5］和消隐点法［6］等，但上述方法存在标定靶标复杂、标定点数量少、标定过程复杂和标定精度低等问题。邹圆圆等［7］设计一种标准量块作为标定靶标，简化了标定靶标对象，但需要三维精密平移台配合，标定过程复杂。陈天飞等［8-9］提出利用空间中平行直线与光轴不垂直时在摄像机中投影产生的多个消影点来完成光平面法向求解，避免了复杂靶标的使用，但是需要高精度运动机构来配合求解，由于这种限制，标定方法的可操作性会降低。杨凯等［10］提出一种基于自由移动平面靶标的标定方法，避免了运动造成精度降低和靶标过于复杂等问题，但标定点的数量较少，鲁棒性较差。……