【视觉图像测量综合教学实验平台】功能、作用介绍：

　　本套实验平台由可调支架、两台CCD摄像机、两个半导体激光器、标定靶标、被测圆孔、精密平移台、电控平移台、激光器和平移台控制箱、计算机和相应的软件组成。

　　1. 单目摄像机标定实验

　　通过实验使学生掌握摄像机透视变换模型;理解和区分摄像机内外部参数;理解单目摄像⊙机标定的方法。

　　根据R.Tsai提出的两步摄像机标定方法，为了获得一组非共面点，这里使用了一种平面圆¤孔靶标。如图2所示，把靶标安置在精密移动台上，使整个靶标表面处于摄像机视场和景＠深范围内，标记圆尽量成像于视场中心。以标记圆孔中心为原点o，横向孔心列卐所在的直线为owxw轴，纵向孔心列所在的直线为owyw轴，垂直于靶标平面的靶标移动方向◥owzw轴，按照右手准则建立空间坐标系 ow-xwywzw。摄像机光轴与导轨的移动方向尽量平行。分Ψ 别移动靶标至三到五个测量位置，各位置移动间距为 ，在每个位置采集一幅靶标图像，通过图像分◥割与椭圆搜索后，提取各圆孔中心的像素坐标 ，并通过拓扑关系得到对应◣的椭圆中心在空间坐标系下的坐标。其中n是靶标在移动导轨上的的位置编号， 称分别是各圆孔距离标记圆的横向⊙和纵向拓扑距离。这样我们便获得了一组非共面的控制点对 ，代入两步≡法计算模型，完成对摄像机参数的标定。借助标记圆自动定位技术并利用计算机控制导轨带动靶标〖移动到被测位置采集靶标图像，可实现摄像机标定的全自动操作。

　　2. 双目摄像机标定实验ㄨ

　　通过实验使学生学习双目摄像机标定原理;进一步加深〇对标定方法的理解;了解数字图像处理的基础知识。

　　通过双目摄像机标定我们能够将两个摄像机通过靶标在】同一个世界坐标系下建立联系。双目摄像机标定首先需要通过单目摄像机标定的方法标定两个摄像№机的内部参数，然后将圆形靶标放到精密移动台上，使靶标○尽量放在摄像机1和摄像机2的中间。以靶标中心大圆圆心为原点 ，水平方向↓面朝传感器方向为 轴，纵向朝下方向为 轴， 轴垂直于靶标面，按右手法则建立空间坐标ξ系 。左、右摄像机各采集一次靶标图像，根据靶标上多个特征点在空间坐标系下的坐〗标和图像处理得到的图像坐标，分别求解出左、右摄像机在同一个空间坐标系下的旋转矩阵R和平移♀矢量T。

　　3. 双目视觉测量圆孔直径

　　通过实验使学生理解摄像机标¤定在视觉测量系统中的重要性;学习数字图像处理技术;体会不同的图像二值化阈值对测⌒　量得到的圆孔直径精度的影响。

　　把被测圆孔尽量放在摄像机1和摄像机2的中间，用双摄像机同时采『集的软件调整圆孔位置，使其处于两个摄像机的最佳视场内，开启线结构光，使两个线激光器交成十字打在■被测圆孔上，形成4个交点。然后用左右摄像机各采集一幅图像，调整∮二值化阈值，缩小寻找4个点的范围，分别求出圆孔和激光相交的四个特征点在左、右图像上ㄨ的坐标，再转化至世界坐标系下求的四个特征点在世界坐标系下的三维坐标，接下来用四个点≡拟合一个圆，即可求得圆孔的直径。

　　4. 线结构光表面三维测量

　　通过实〓验使学生掌握表面三维测量的基本原理，加深对线结构光传感器三维测量的理解，实践光条♂中心提取的图像处理方法。

　　本文设计了线结构光平移扫描实验，扫描方式选择被动←扫描，即光源投射的线结构光和摄像机的相对位置固定，利用→步进电机带动平移台及其上物体实现移动，这样相当于在物体表面投射了多个光平面以测量全场的3D轮廓信息。这种情况下，光平面和摄像机的╱相对位置只有一个，所以我们只需进行一次光平面标定，标定过程比较简单，标定误差给测量带来的影】响较小。

　　作品名称：视觉图像测量综合教学实验平台

　　完成单位：天津大学精密仪器与光电子国家级实验教学〒示范中心