基于圆点标定板映射的投影仪标定*

徐子恒，夏仁波，赵吉宾，付生鹏，张天宇，陈月玲

(1.中国科学院a.沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室；b.机器人与智能制造创新研究院，沈阳 110016；2.中国科学院大学，北京 100049)

0 引言

相较于传统的接触式测量方法，结构光因其主动受控、精度高、非接触等优点，广泛应用于制造检测、逆向研发甚至医疗卫生等领域[1-3]。在结构光系统中，尤其是单相机单投影仪系统中，投影仪的标定精度往往影响系统精度，因为投影仪无法直接摄影，标定流程不仅更为复杂，标定精度也远低于相机，所以提高投影仪的标定精度是提高系统重建精度的关键，投影仪的标定参数主要包括设备内参、相对外参以及镜头畸变。

主流投影仪标定方法主要分3类：

(1)反相机法[4-8]：借助已标定的相机内外参数，利用投射点在相机图像坐标系上的坐标，计算其对应的三维空间坐标，但该方法会引入相机的标定误差，导致投影仪标定误差较大。

(2)几何原理法[9-11]：首先精确已知投影图像的图像坐标，然后投影特定图案到标定物上，利用几何关系估算出投影点的世界坐标，此方法需要精密导轨辅助以获得需要的约束关系，比较有局限性。

(3)伪相机法[12-15]：使用匹配手段建立投影仪像平面和相机像平面之间的对应关系，利用映射关系实现投影仪的标定，该方法不会引入相机误差，标定精度高。但相移映射法解相难以避免高频噪声，圆环映射缺少灰度级，棋盘格不具备旋转不变性，相比之下圆模式的平面标靶受环境影响较小，恢复精度高，其中Halcon标定板系列最为廉价易得。……