第9期 2017年9月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)09004005
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 09. 011
光栅投影测量中结果可视化显示方法
陈松林",2，夏仁波'，赵吉宾1，胡茂邦1,2,夏中原1,2
No.9 Sep.2017
（1.中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室，沈阳110016；2.中国科学院大学，北京 100049
摘要：光栅投影测量技术作为一种重要的三维测量方法，已在许多领域得到广泛应用，但是均存在测量结果显示不够直观的问题。针对这个问题，提出了一种直接利用光栅投影测量系统中的投影仪将测量结果投影到被测件表面的可视化显示方法，通过对投影仪内参数及其与相机位置关系的标定，可实现投影的测量结果直接和检测区域相对应，因此可大大提高可视化显示的直观性。针对该方法中的核心问题投影仪标定问题，提出了一种简便的标定方法，可快速完成投影仪参数及其位置关系的标定。实验结果表明，所提标定方法简单有效，标定的平均反投影误差是0.63像素，具有较
高的标定精度，采用该标定结果可准确将测量结果投影显示到被测区域，满足可视化显示的要求。关键词：光栅投影测量；可视化显示；投影仪标定
中图分类号：TH16；TG506
文献标识码：A
Visual Display Method for Grating Projection Measurement System
CHEN Song-lin'-2, XIA Ren-bo', ZHAO Ji-bin', HU Mao-bang'-2, XIA Zhong-yuan'-2
(1. Equipment Manufacturing Technology Department,Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: As an important three-dimensional measurement method, grating projection measurement has been widely used in many fields, but there are problems that the measurement results are not intuitive. Ai-ming at this problem, a visual display method of projecting the measurement result to the surface of the in-spected object is proposed by using the projector in the grating projection measuring system. The measure ment result can be directly projected to the corresponding detection area after calibrating the projectors intrin-sic parameters and its relationship with the camera position. Thus, there is a large boost in terms of the intui-tive display- Aiming at the core problem of this method-projector calibration, a simple calibration method is proposed, which can quickly complete the calibration of projector's intrinsic parameters and its relationship with the camera position. The experimental results show that the proposed method is simple and effective, and the average re-projection error is O. 63 pixels. Thus it has a high precision and can meet the requirements of visual display
Key words:grating projection measurement;visual display; projector calibration
0引言
光栅投影测量是一种重要的三维测量方法，具有
非接触、低成本和高精度等优点，已在工业检测、逆向工程、生物医学、虚拟现实等领域得到广泛的应用[13] 在所有这些应用中，检测结果的快速可视化是一项非常重要的步骤。通常情况下，测量仪器将检测结果直接显示在相连的显示器上，在被测件比较大的情况下，如果操作员需要去标记出缺陷区域，那么就必须在屏幕和被测件之间反复来回确认，这将是非常耗时的，并且可能会出错，导致工作效率低下。另外在被测件表
面存在许多相似的特征的情况下（例如检测飞机表面铆钉的缺陷），要将屏幕显示的检测结果与被测件缺陷区域对应起来，将会是非常困难的。针对这些问题，结合光栅投影测量技术所采用的硬件设备，提出一种将检测结果直接投影到被测件表面的可视化显示方法，并且投影的检测结果直接和缺陷区域相对应，避免了操作员需要反复确认的问题，并且结果直观，可大大提高工作效率。该方法的核心是投影仪的标定问题，因此，需要对投影仪的标定方法进行深入研究。
通常情况下，投影仪可看作是“逆向”的相机，借
收稿日期：2016-11-17；修回日期：2016-12-26
*基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2015BAF08B01）；国家自然科学基金项目（51375476）
作者简务数据990—），男，山西永济人，中国科学院沈阳自动化研究所博士研究生，研究方向为三维测量，（E-mail)chensonglin@sia.n。