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。