双目视觉测量系统在不同纵向距离中测量精度比对实验
双目视觉测量系统在不同纵向距离中测量精度比对实验
1 实验目的
通过实验对比不同测量距离下光斑的测量精度,证明在有效视场的前提下,减小测量距离能有效的提高测量精度。
2 实验器材
双目相机其中相机型号是BASLRR acA 1300-60gmNIR、8mm镜头2个、精密电动移动台Zolix MC600 MOTION CONTROLLER、红外灯珠850 3W、标定板
3 实验过程
首先,对双目相机进行标定,并通过测量30mm相邻角点的测量精度,验证相机的标定精度是否满足要求。
其次,使用已经标定好的双目相机和装配有红外灯珠的精密移动电台,当灯珠每移动10mm时,测量距离在2m、3m、4m、5m时双目相机的测量精度。
3.1 双目相机标定
在基线长度900mm下进行双目相机标定。首先,使用标定板,通过调节相机焦距和光圈、标定板亮度和相机曝光致得到较好成像。然后,拍摄不同姿态下标定板图片15-20张,通过Matlab进行标定,标定的重投影误差小于0.1px,满足标定要求。最后,导出标定后的数据。900mm基线现场实验图如下:
基线长度900mm时,通过双目相机拍摄不同姿态下标定板图片,并测量30mm标定板相邻交点的距离,测量误差小于0.15mm,峰峰值小于0.3mm。满足实验需求。角点精度测量如下图:
3.2 不同距离测量精度实验
使用已经标定好的双目相机和装配有红外灯珠的精密移动电台,当灯珠每移动10mm时,测量距离在2m、3m、4m、5m时双目相机的测量精度。现场测量图如下:
3.2.1 测量距离2m精度测量实验
把红外灯珠固定在精密移动电台上,并将导轨放在距离双目相机2米的地方。每按一下精密移动电台,红外灯珠跟随电台移动10mm,连续按20次,并在每次移动后通过双目相机拍摄一组图片。通过双目相机拍摄的图片和标定的数据,计算第n和n+1次红外灯珠的光斑移动距离,同精密移动电台实际移动距离10mm做对比,进行精度测试。精度测量数据如下:
测量距离2m时,最大测量误差为0.15mm,平均测量误差为0.081mm。
3.2.2 测量距离3m精度测量实验
把红外灯珠固定在精密移动电台上,并将导轨放在距离双目相机3米的地方。每按一下精密移动电台,红外灯珠跟随电台移动10mm,连续按20次,并在每次移动后通过双目相机拍摄一组图片。通过双目相机拍摄的图片和标定的数据,计算第n和n+1次红外灯珠的光斑移动距离,同精密移动电台实际移动距离10mm做对比,进行精度测试。精度测量数据如下:
测量距离3m时,最大测量误差为0.4mm,平均测量误差为0.146mm。
3.2.3 测量距离4m精度测量实验
把红外灯珠固定在精密移动电台上,并将导轨放在距离双目相机4米的地方。每按一下精密移动电台,红外灯珠跟随电台移动10mm,连续按20次,并在每次移动后通过双目相机拍摄一组图片。通过双目相机拍摄的图片和标定的数据,计算第n和n+1次红外灯珠的光斑移动距离,同精密移动电台实际移动距离10mm做对比,进行精度测试。精度测量数据如下:
测量距离4m时,最大测量误差为0.5mm,平均测量误差为0.144mm。
3.2.4 测量距离5m精度测量实验
把红外灯珠固定在精密移动电台上,并将导轨放在距离双目相机5米的地方。每按一下精密移动电台,红外灯珠跟随电台移动10mm,连续按20次,并在每次移动后通过双目相机拍摄一组图片。通过双目相机拍摄的图片和标定的数据,计算第n和n+1次红外灯珠的光斑移动距离,同精密移动电台实际移动距离10mm做对比,进行精度测试。精度测量数据如下:
测量距离5m时,最大测量误差为0.8mm,平均测量误差为0.176mm。
4 实验结论
双目相机基线长度为900mm时,标定板相邻角点测量误差小于0.15mm,满足实验需求。
测量距离2m时,最大测量误差为0.15mm,平均测量误差为0.081mm,测量距离3m时,最大测量误差为0.4mm,平均测量误差为0.146mm,测量距离4m时,最大测量误差为0.5mm,平均测量误差为0.144mm,测量距离5m时,最大测量误差为0.8mm,平均测量误差为0.176mm。实验证明在有效视场的前提下,减小测量距离能有效的提高测量精度。
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