技術(shù)特征：

1.一種基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)三角法固定帶有遠(yuǎn)心鏡頭的攝像機(jī)和投影儀，在它們公共的工作距離內(nèi)擺放一個圓形陣列的標(biāo)定板，利用投影儀在標(biāo)定板表面投射光柵條紋；同時對于攝像機(jī)的成像平面，建立以像素點(diǎn)為單位的圖像坐標(biāo)系u-v，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于圖像的左下角，橫、縱像素軸分別為u軸和v軸；

步驟2：用攝像機(jī)拍攝某一姿態(tài)下的標(biāo)定板圖像及被標(biāo)定板調(diào)制過的光柵圖；記為第一幅標(biāo)定板圖像和第一組標(biāo)定板光柵圖；以標(biāo)定板的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，標(biāo)定板的水平線為X軸，豎直線為Y軸，垂直于XY平面的直線為Z軸，建立標(biāo)定板平面坐標(biāo)系XYZ，該坐標(biāo)系為第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系；使控制標(biāo)定板繞其平面坐標(biāo)系Y軸轉(zhuǎn)動，并在X軸、Y軸、Z軸方向上任意移動，然后用攝像機(jī)分別獲取兩幅不同姿態(tài)的標(biāo)定板圖像和對應(yīng)的光柵圖；分別記為第二、第三幅標(biāo)定板圖像和第二、第三組標(biāo)定板光柵圖；同時根據(jù)這兩幅不同姿態(tài)的標(biāo)定板和第一標(biāo)定板坐標(biāo)系的建立方法分別建立對應(yīng)姿態(tài)的標(biāo)定板坐標(biāo)系，分別為第二、第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系；

步驟3：采用自卷積的算法對步驟2獲取的第一、第二、第三幅標(biāo)定板圖像進(jìn)行去模糊處理，并對去模糊處理后的圖像進(jìn)行橢圓擬合獲取三個姿態(tài)下標(biāo)定板圓心的像素坐標(biāo)；

步驟4：通過步驟3從攝像機(jī)獲取的標(biāo)定板二維圖片中定位出三個姿態(tài)下標(biāo)定板上圓心坐標(biāo)；對步驟2中獲取的第一、第二、第三組標(biāo)定板光柵圖采用八步相移法和格雷碼的方法得到三個姿態(tài)下標(biāo)定板上圓心坐標(biāo)對應(yīng)的標(biāo)定板的相位；根據(jù)得到的標(biāo)定板的相位將三個姿態(tài)下標(biāo)定板上圓心坐標(biāo)匹配到各個姿態(tài)下的投影儀圓心像素坐標(biāo)；

步驟5：將第一、第二、第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系中的任一一個坐標(biāo)系作為世界坐標(biāo)系；根據(jù)步驟3獲取的三個姿態(tài)下標(biāo)定板圓心的像素坐標(biāo)利用一般成像模型找到相機(jī)獲取的標(biāo)定板圖像上每個像素點(diǎn)在世界坐標(biāo)系上對應(yīng)的光線方程，即像素點(diǎn)在相機(jī)下的光線方程；根據(jù)步驟4獲取的三個姿態(tài)下的投影儀圓心像素坐標(biāo)利用一般成像模型找到投影儀對應(yīng)的標(biāo)定板圖像上每個像素點(diǎn)在世界坐標(biāo)系上對應(yīng)的光線方程，即像素點(diǎn)在投影儀下的光線方程；

步驟6：根據(jù)步驟5得到的像素點(diǎn)在相機(jī)下的光線方程和像素點(diǎn)在投影儀下的光線方程求得交點(diǎn)，該交點(diǎn)即為物體的三維坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟5中像素點(diǎn)在相機(jī)下的光線方程的求取方法：

步驟5.1：根據(jù)標(biāo)定板圓心在對應(yīng)的標(biāo)定板坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及步驟3得到的標(biāo)定板圓心的像素坐標(biāo)獲取三幅不同姿態(tài)下標(biāo)定板圖像的單應(yīng)性矩陣；選取標(biāo)定板圖像上固定的像素坐標(biāo)m_c根據(jù)單應(yīng)性矩陣得到同一像素點(diǎn)在三個姿態(tài)下相應(yīng)的標(biāo)定板坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，記為Q¹、Q²、Q³，Q¹為像素坐標(biāo)m_c根據(jù)單應(yīng)性矩陣得到同一像素點(diǎn)在第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的坐標(biāo)，Q²為像素坐標(biāo)m_c根據(jù)單應(yīng)性矩陣得到同一像素點(diǎn)在第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系的坐標(biāo)，Q³為像素坐標(biāo)m_c根據(jù)單應(yīng)性矩陣得到同一像素點(diǎn)在第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系的坐標(biāo)；

步驟5.2：將第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系作為世界坐標(biāo)系，根據(jù)同一像素點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下對應(yīng)坐標(biāo)的共線性以及旋轉(zhuǎn)矩陣是單位正交陣的特性求得第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣和第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；

步驟5.3：根據(jù)步驟5.2求得的第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣將Q²轉(zhuǎn)化到世界坐標(biāo)系下記為Q_w2；根據(jù)步驟5.2求得的第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣將Q³轉(zhuǎn)化到世界坐標(biāo)系下記為Q_w3；第一標(biāo)定板坐標(biāo)系下的坐標(biāo)Q¹直接記為Q_w1；進(jìn)而求得像素坐標(biāo)m_c在世界坐標(biāo)系上對應(yīng)的三點(diǎn)Q_w1，Q_w2，Q_w3；

步驟5.4：根據(jù)步驟5.3求得的世界坐標(biāo)系上的三點(diǎn)Q_w1，Q_w2，Q_w3的坐標(biāo)通過直線擬合獲取像素點(diǎn)m_c對應(yīng)的射線l_c，該射線l_c即為像素點(diǎn)在相機(jī)下的光線方程。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟5.1中通過以下公式獲取三幅不同姿態(tài)下標(biāo)定板圖像的單應(yīng)性矩陣：

${(Q_1^i,Q_2^i,1)}^T=H^i{(m_u,m_v,1)}^T,i=1,2,3$

其中，(m_u,m_v,1)為圓心的像素坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)，為像素坐標(biāo)在第i個平面坐標(biāo)上對應(yīng)的齊次坐標(biāo)；Hⁱ為第i幅標(biāo)定板圖像的單應(yīng)性矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于：對步驟5.2中求得的第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣和第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣采用Levenberg-Marquardt算法對其進(jìn)行優(yōu)化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述步驟5.2中Levenberg-Marquardt算法的優(yōu)化方法：

步驟5.21，獲取第一幅標(biāo)定板圖像任意圓心點(diǎn)的像素坐標(biāo)根據(jù)第一幅標(biāo)定板上任意圓心點(diǎn)的像素坐標(biāo)對應(yīng)的直線和Z＝0平面的交點(diǎn)重新求得第一幅標(biāo)定板圖像上圓心的世界坐標(biāo)

第一幅標(biāo)定板圖像上圓心的世界坐標(biāo)公式：

$\left\{\begin{array}{c}{l}_i^c\\ Z=0\end{array}\right.\⇒\hat{p};$

直線的計算公式：

$l_i^c=f(R^{j-1},T^{j-1},O_{ij}^c);$

步驟5.22，根據(jù)第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣、第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣以及第一個姿態(tài)下圓心的世界坐標(biāo)建立如下最小值優(yōu)化模型：

$\begin{array}{cc}min& \underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left|\right|p_i-\hat{p}(R^{j-1},T^{j-1},O_{ij}^c)|{|}^2\end{array}$

其中，n為擺放標(biāo)定板的姿態(tài)數(shù)，m為標(biāo)定板上所取的圓心點(diǎn)數(shù)，p_i代表第一個姿態(tài)下第i個圓心的世界坐標(biāo)，表示第j個姿態(tài)下第i個圓心在相機(jī)上的像素坐標(biāo)，R^j-1、T^j-1分別表示第j個姿態(tài)到第一個姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣；表示第i個圓心像素點(diǎn)對應(yīng)的擬合的光線和Z軸零平面的交點(diǎn)即反求得的第一個姿態(tài)下圓心的世界坐標(biāo)；

步驟5.23，對步驟5.2中求得的第二個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣和第三個標(biāo)定板坐標(biāo)系到第一個標(biāo)定板坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣作為初始值；結(jié)合步驟5.21中第一幅標(biāo)定板圖像上圓心的世界坐標(biāo)公式、直線的計算公式和步驟5.22中的最小值優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述步驟6中根據(jù)步驟5得到的像素點(diǎn)在相機(jī)下的光線方程和像素點(diǎn)在投影儀下的光線方程求得交點(diǎn)的公式：

$\{\begin{array}{c}{m}_c\↔l_c\\ m_p\↔l_p\end{array}\⇒x=l_c\∩l_p;$

其中，m_c表示相機(jī)上某一像素點(diǎn)；m_p表示根據(jù)相位匹配得到的m_c在投影儀上對應(yīng)的像素點(diǎn)；l_c表示像素點(diǎn)m_c對應(yīng)的光線；l_p表示m_c在投影儀下像素點(diǎn)m_p對應(yīng)的光線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一般成像模型的微小物體測量系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于：所述步驟4投影儀圓心像素坐標(biāo)的求解方法：

從攝像機(jī)獲取的標(biāo)定板二維圖片中定位出三個姿態(tài)下標(biāo)定板上圓心坐標(biāo)對步驟2中獲取的第一、第二、第三組標(biāo)定板光柵圖采用八步相移法和格雷碼的方法得到圓心坐標(biāo)的垂直相位和水平相位再根據(jù)線性插值法得到投影儀上相應(yīng)的點(diǎn)的投影儀圓心像素坐標(biāo)

其中，表示投影儀上相應(yīng)的點(diǎn)的像素坐標(biāo)，即投影儀圓心像素坐標(biāo)，表示從相機(jī)獲取的標(biāo)定板二維圖片中定位出標(biāo)定板上圓心坐標(biāo)，表示圓心坐標(biāo)在投影儀上相應(yīng)的圓心坐標(biāo)，T_v，T_h分別是垂直和水平條紋光柵的周期數(shù)；W和H是條紋光柵圖的寬和高。