CN105043720B - 基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 - Google Patents
基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105043720B CN105043720B CN201510378391.5A CN201510378391A CN105043720B CN 105043720 B CN105043720 B CN 105043720B CN 201510378391 A CN201510378391 A CN 201510378391A CN 105043720 B CN105043720 B CN 105043720B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- msubsup
- mfrac
- mtd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明公开了一种单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，包含以下步骤：步骤一，标定摄像机内参；步骤二，设计特殊的棋盘格标定板，在一定的光照情况下，拍摄得到未加装红外滤光片时和加装红外滤光片时的棋盘格标定板的清晰图像；步骤三，进行图像畸变矫正；步骤四，提取两幅图像中棋盘格的角点；步骤五，根据两幅图像中对应角点的像差计算红外滤光片的折射率。本发明器材简单易于实现，可快速测量红外滤光片的折射率，并可广泛应用于透明平面平行板的折射率测量。
Description
技术领域
本发明涉及先进测量技术和自动化领域，更具体的，涉及一种基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法。
背景技术
红外滤光片主要应用于安防监控领域，在计算机视觉和双目视觉导航领域，为了对目标与背景快速分割或是对目标快速定位，经常使用近红外850nm波段滤光片滤掉不需要的可见光谱段光线，如医用导航用快速精确测量定位，在镜头前加装红外滤光片；有时为了满足摄像机在特殊情况下进行使用，经常使用透明材质做成的保护罩保护镜头或摄像机不受损害，如单反镜头的UV镜以及海底双目测量定位装置的保护罩。在精密测量中，滤光片以及透明保护罩对视觉测量精度都有不可忽略的影响，这个影响主要表现在滤光片以及透明保护罩的折射率对成像光路的影响，在精密测量中红外滤光片及透明保护罩的影响不能忽略，因此，准确测量红外滤光片及透明保护罩的折射率对摄像机成像的矫正以及双目视觉精确测量定位具有重大实用价值。
材料折射率通常采用光学仪器测量法进行测量，光学仪器测量法的优点是精度高；缺点是需要昂贵的光学仪器，测量环境要求非常高，操作比较复杂。对于计算机视觉应用领域来说，可以使用计算机视觉测量法对材料的折射率进行简单测量，计算机视觉测量法的优点是器材要求低，只需要普通摄像头即可，对环境要求也不高，可以在各种环境下进行，可以使用图像处理技术自动计算等。目前，使用计算机视觉法对材料折射率进行测量，有两种方法对透明液体的折射率进行测量(Jason Gedge，Minglun Gong and Yee-HongYang，“Refractive Epipolar Geometry For Underwater Stereo Matching”，2011Canadian Conference on Computer and Robot Vision，146-152)(AtsushiYamashita,Akira Fujii and Toru Kaneko，“Three Dimensional Measurement ofObjects in Liquid and Estimation of Refractive Index of Liquid by UsingImages of Water Surface with a Stereo Vision System”，2008IEEE InternationalConference on Robotics and Automation Pasadena,CA,USA,May 19-23,2008)，以上两篇文章提出的折射率的测量具有极大的局限性。其一，该方法使用固体浸入液体中测量液体的折射率，因此只适用于测量透明液体(如水)的折射率，并不适合测量透明固体的折射率；其二，红外滤光片(850nm)的波段不属于可见光范畴，如果制定特殊的满足条件的红外标定板，则价格昂贵，难以实现。
目前，国内所研发的医用红外导航仪由于没有找到合适的对红外滤光片矫正(或标定)技术，均没有考虑红外滤光片的影响，分析可知红外滤光片对医用红外导航仪测量精度的影响是不可忽略的(医用导航仪的测量精度达到0.25mm，一般红外滤光片的厚度在1～3mm左右)，同时滤光片对摄像机成像不能通过简单的标定技术消除。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种基于单摄像机红外滤光片折射率的测量方法。当摄像机镜头前端加红外滤光片时，通过测量红外滤光片的折射率，矫正红外滤光片对摄像机成像的影响，进一步提高红外医用导航仪的测量精度。本发明可广泛应用于普通摄像机所使用的红外滤光片折射率的测量以及平板玻璃等可透光平面平行板折射率的测量，在带有红外滤光片摄像机成像校正和医用红外导航仪的精确定位中有着重要应用，可降低红外滤光片对摄像机成像的影响以及提高医用红外导航仪的精度。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，包括以下几个步骤：
步骤一，利用单摄像机标定方法对摄像机进行标定，确定出摄像机的内参数矩阵A和畸变参数S；
步骤二，设计棋盘格标定板，在一定太阳光照射下，太阳光中850nm光谱段辐射强度较强，调整摄像机的光圈到合适的位置，一般需要调到接近最大位置，使有红外滤光片时和无红外滤光片时，摄像机能采集得到棋盘格标定板的图像清晰；
步骤三，固定好摄像机与棋盘格标定板，使用摄像机拍摄棋盘格标定板的图像Iv1；然后在摄像机镜头前加装红外滤光片，拍摄棋盘格标定板的图像Iv2。利用畸变参数S对两幅图像Iv1、Iv2进行畸变校正，得到不含有畸变信息的两幅图像Ivb1、Ivb2；
步骤四，使用角点提取算法，提取两幅图像Ivb1、Ivb2的棋盘格的角点坐标序列C1、C2；
步骤五，根据棋盘格角点C1，计算摄像机相对于棋盘格的外参旋转矩阵R、平移矩阵t和棋盘格标定板相应角点在摄像机坐标系中的空间坐标序列X；
步骤六，通过图像中棋盘格角点坐标序列C1、C2和棋盘格标定板相应角点在摄像机坐标系中的空间坐标X，根据Snell定律计算得到红外滤光片的折射率n。
步骤二的棋盘格标定板，对850nm近红外光漫反射较强，镜面反射较差，棋盘格标定的材质选择普通的打印纸，不要压膜。
本发明所提出的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，使用器材简单易得，比使用光学仪器法易于操作，并且精度较高，可以满足实际应用需求。
本发明提出的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，在医用红外导航仪的校正和医用红外导航仪的精确定位中有着重要应用，对于提高测量精度具有重要的实用价值。
附图说明
图1为本发明的摄像机采集图像未加红外滤光片时的成像示意图；
图2为本发明的摄像机采集图像加红外滤光片时的成像示意图；
图3为本发明的单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法原理示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明技术方案做一详细的描述。
为了更好地讲解本发明的技术方案，以下结合附图和实施例作进一步的详细描述。
本发明方法，首先制定满足要求的棋盘格标定板，并把摄像机的光圈调到合适位置；其次利用单摄像机标定方法，标定摄像机的内参数和畸变参数(Z.Zhang.A flexiblenew technique for camera calibration.IEEE Transactions on Pattern Analysisand Machine Intelligence,22(11):1330-1334,2000.)；然后用摄像机拍摄棋盘格标定板的图像，在保证摄像机和标定板位置不动的情况下，在镜头前加装850nm红外滤光片后，应该保证红外滤光片表面与镜头表面平行，第二次拍摄棋盘格标定板的图像；最后通过计算得到红外滤光片的折射率。
使用单摄像机标定算法(Z.Zhang.A flexible new technique for cameracalibration.IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,22(11):1330-1334,2000.)进行摄像机标定，得到摄像机内参数矩阵和畸变矩阵S＝[k1 k2 p1 p2]。式中：fx和fy分别为像素量纲下的相机在x和y方向上的焦距，(cx,cy)为相机的主点，k1和k1为径向畸变参数，p1和p2为离心畸变参数。
对未加红外滤光片的图像Iv1，如图1所示，以及在摄像机镜头前加装红外滤光片图像Iv2，如图2所示，进行畸变矫正，在此只考虑径向畸变和离心畸变(J.Weng.P.Cohen,andM.Herniou,Camera Calibration with Distortion Models and Accuracy Evaluation,IEEE Trans.Pattern Analysis and Machine Intelligence,1992,14(10):965-980.)
式中，δUdr和δVdr为径向畸变，δUdd和δVdd为离心畸变，(Ud，Vd)为畸变图像点，(U，V)为校正后图像点，
式中，rd是从畸变中心至畸变图像点(Ud，Vd)的距离，
畸变校正后的图像，记为Ivb1、Ivb2。
使用角点提取算法在图像Ivb1、Ivb2上提取棋盘格标定板角点，图像Ivb1的角点序列为序列C1＝{C11,…,C1i,…,C1N}(i＝1…N)，其中C1i表示第i个角点在图像Ivb1中的图像坐标共n个棋盘格角点，图像Ivb1的角点序列为序列C2＝{C21,…,C2i,…,C2N}，其中C2i表示第i个角点在图像Ivb2中的图像坐标世界坐标系固定在棋盘格标定板上，根据小孔成像原理则式中，s为尺度因子，(u1i,v1i)T为图像坐标，A为相机内参矩阵，[R|t]为世界坐标系相对于相机坐标系的旋转平移矩阵，(xwi,ywi)T是棋盘格标定板表面角点在Z＝0平面上的坐标。通过计算可以得出摄像机坐标系相对于世界坐标系的相对位置关系R和t，进一步计算得出棋盘格的第i个对应角点在摄像机坐标系中的坐标为
根据光线穿过平行板只改变光线的位置不改变光线的方向，可把红外滤光片平行移到实际被测位置前。
如图3所示，表示未加红外滤光片时A点成像的位置到光轴的距离，为加入滤光片后A点成像的位置到光轴的距离，O为摄像机的光心，OC为A点沿光轴方向到光心的距离。为了简化分析假设摄像机标定矩阵A中的等效焦距为f，滤光片的厚度为d(红外滤光片的厚度可用游标卡尺测量)，令AB＝ai，AC＝ci，OC＝zi，其中B点为加装红外滤光片时，光线与滤光片表面交点的法线在与滤光片另外一个表面的交点，θ1i和θ2i是光线进入滤光片的入射角，θ3i为滤光片内的折射角，
根据图3中几何关系可得，
又根据小孔成像原理以及摄像机模型可得
由以上三式可得，
根据snell定律，红外滤光片的折射率ni为
公式(4)、(5)代入上式可得
由于图像存在噪声影响，运用最小二乘法对棋盘格标定板N个角点求取折射率ni(i＝1…N)求取最优值n，则n即为所求红外滤光片的折射率。
上述实施例仅用于说明本发明技术方案，但其并不是用来限定本发明。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的内容对本发明所提出的方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明的技术内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，标定摄像机内参数矩阵和畸变参数；
步骤二，设计棋盘格标定板，在一定的光照情况下，拍摄得到未加装红外滤光片时和加装红外滤光片时的棋盘格标定板的清晰图像；
步骤三，利用畸变参数对两幅图像进行畸变校正，得到畸变校正后的两幅图像；
步骤四，提取两幅图像中棋盘格标定板的角点；
步骤五，根据未加装红外滤光片时的棋盘格标定板的角点，计算棋盘格标定板的空间位置；
步骤六，通过两幅图像中对应角点之间的像差计算红外滤光片的折射率。
2.根据权利要求1所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤一，使用单摄像机标定算法进行摄像机标定，得到摄像机内参数矩阵和畸变矩阵S＝[k1k2p1p2]，式中：fx和fy分别为像素量纲下的相机在x和y方向上的焦距，(cx,cy)为相机的主点，k1和k1为径向畸变参数，p1和p2为离心畸变参数。
3.根据权利要求1所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤二，拍摄两幅图像时，摄像机和标定板的位置是固定的。
4.根据权利要求1所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤二的棋盘格标定板，对850nm近红外光漫反射较强，镜面反射较差，棋盘格标定的材质选择普通的打印纸，不要压膜。
5.根据权利要求2所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤三，对图像Iv1、Iv2进行畸变矫正，在此只考虑径向畸变和离心畸变，
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>U</mi>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mi>V</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
式中，δUdr和δVdr为径向畸变，δUdd和δVdd为离心畸变，(Ud，Vd)为畸变图像点，(U，V)为校正后图像点，
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>4</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>=</mo>
<msup>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，rd是从畸变中心至畸变图像点(Ud，Vd)的距离，
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<msup>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>p</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<msup>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>p</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>U</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
畸变校正后的图像，记为Ivb1、Ivb2。
6.根据权利要求5所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤四中，使用角点提取算法在图像Ivb1、Ivb2上提取棋盘格标定板角点，图像Ivb1的角点序列为序列C1＝{C11,…,C1i,…,C1N}，i＝1…N，其中C1i表示第i个角点在图像Ivb1中的图像坐标共n个棋盘格角点，图像Ivb1的角点序列为序列C2＝{C21,…,C2i,…,C2N}，其中C2i表示第i个角点在图像Ivb2中的图像坐标
7.根据权利要求6所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤五的具体方法是：世界坐标系固定在棋盘格标定板上，根据小孔成像原理，则式中，s为尺度因子，(u1i,v1i)T为图像坐标，A为相机内参数矩阵，[R|t]为世界坐标系相对于相机坐标系的旋转平移矩阵，(xwi,ywi)T是棋盘格标定板表面角点在Z＝0平面上的坐标，通过计算可以得出摄像机坐标系相对于世界坐标系的外参旋转矩阵R、平移矩阵t，进一步计算得出棋盘格的第i个对应角点在摄像机坐标系中的坐标为
8.根据权利要求7所述的基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法，其特征在于，所述步骤六的具体方法是：表示未加红外滤光片时A点成像的位置到光轴的距离，为加入滤光片后A点成像的位置到光轴的距离，O为摄像机的光心，OC为A点沿光轴方向到光心的距离，为了简化分析，假设摄像机标定矩阵A中的等效焦距为f，滤光片的厚度为d，令AB＝ai，AC＝ci，OC＝zi，其中B点为加装红外滤光片时，光线与滤光片表面交点的法线在与滤光片另外一个表面的交点，θ1i和θ2i是光线进入滤光片的入射角，θ3i为滤光片内的折射角，其中
根据几何关系可得：
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>c</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>c</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
又根据小孔成像原理以及摄像机模型可得：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>x</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mfrac>
<msub>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>y</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>f</mi>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由以上三式可得，
<mrow>
<msup>
<mi>sin</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mrow>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>d</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
根据snell定律，红外滤光片的折射率ni为：
<mrow>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>sin&theta;</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>sin&theta;</mi>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mfrac>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<msqrt>
<mrow>
<msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mi>f</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mfrac>
<msub>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
公式(4)、(5)代入上式可得：
<mrow>
<msubsup>
<mi>n</mi>
<mi>i</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>d</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>d</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>f</mi>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mfrac>
</mrow>
</msqrt>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由于图像存在噪声影响，运用最小二乘法对棋盘格标定板N个角点求取折射率ni，i＝1…N，求取最优值n，则n即为所求红外滤光片的折射率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510378391.5A CN105043720B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510378391.5A CN105043720B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105043720A CN105043720A (zh) | 2015-11-11 |
| CN105043720B true CN105043720B (zh) | 2017-09-08 |
Family
ID=54450439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510378391.5A Expired - Fee Related CN105043720B (zh) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105043720B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105434046B (zh) * | 2015-11-18 | 2018-02-09 | 上海交通大学 | 基于消除红外滤光片折射效应的手术导航仪定位方法 |
| CN108333146B (zh) * | 2018-01-26 | 2021-04-06 | 绍兴柯桥睿宇光电科技有限公司 | 一种便携式折射率测量装置和折射率测量方法 |
| CN109059873A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-12-21 | 上海大学 | 基于光场多层折射模型的水下三维重建装置和方法 |
| CN110246079B (zh) * | 2019-05-23 | 2020-11-06 | 上海交通大学 | 基于b样条曲面拟合的摄像头畸变矫正方法、系统及介质 |
| CN112150372B (zh) * | 2019-06-28 | 2024-02-02 | 深圳创想未来机器人有限公司 | 一种深度图矫正方法、深度图矫正装置和机器人 |
| CN113776785B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-01-30 | 中国石油大学(华东) | 一种单目立体视觉系统三维光路分析方法 |
| CN114913243A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-16 | 歌尔股份有限公司 | 一种光学材料的畸变检测方法、装置及介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101727670A (zh) * | 2009-11-10 | 2010-06-09 | 西安交通大学 | 一种可变幅面多相机系统柔性标定方法及装置 |
| CN102998285A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-27 | 吉林大学 | 折射率测量装置及其使用方法 |
| CN104076009A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 中国人民解放军电子工程学院 | 一种生物颗粒远红外波段复折射率的快速测量方法 |
| CN104483289A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-01 | 东南大学 | 基于扫频光学相干层析技术的双折射率检测装置及其方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004198477A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Dainippon Ink & Chem Inc | 光学素子及びその製造方法 |
-
2015
- 2015-07-01 CN CN201510378391.5A patent/CN105043720B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101727670A (zh) * | 2009-11-10 | 2010-06-09 | 西安交通大学 | 一种可变幅面多相机系统柔性标定方法及装置 |
| CN102998285A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-27 | 吉林大学 | 折射率测量装置及其使用方法 |
| CN104076009A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 中国人民解放军电子工程学院 | 一种生物颗粒远红外波段复折射率的快速测量方法 |
| CN104483289A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-01 | 东南大学 | 基于扫频光学相干层析技术的双折射率检测装置及其方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A Flexible New Technique for Camera Calibration;Zhengyou Zhang;《IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE》;20001130;第22卷(第11期);第1330-1334页 * |
| Camera Calibration for Plate Refractive Imaging System;Longxiang Huang ET AL.;《2014 22nd International Conference on Pattern Recognition》;20141231;第4068-4073页 * |
| Camera Calibration with Distortion Models and Accuracy Evaluation;J.Weng ET AL.;《IEEE Transactions Pattern Analysis and Machine Intelligence》;19921031;第14卷(第10期);第965-980页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105043720A (zh) | 2015-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105043720B (zh) | 基于单摄像机的红外滤光片折射率的测量方法 | |
| CN107167169B (zh) | 基于机器视觉系统的指针式仪表读数识别测量方法 | |
| CN108765328B (zh) | 一种高精度多特征平面模板及其畸变优化和标定方法 | |
| CN104730802B (zh) | 光轴夹角的校准、对焦方法和系统和双摄像头设备 | |
| CN104376558B (zh) | 一种基于长方体的Kinect深度相机的内参标定方法 | |
| CN108362469B (zh) | 基于压敏漆与光场相机的尺寸与表面压力测量方法与装置 | |
| CN107576281B (zh) | 一种测量管路弯曲半径的方法和装置 | |
| CN107144241B (zh) | 一种基于景深补偿的双目视觉高精度测量方法 | |
| CN107144240A (zh) | 一种检测玻璃面板表面缺陷的系统及方法 | |
| CN105931222A (zh) | 用低精度二维平面靶标实现高精度相机标定的方法 | |
| CN102622747B (zh) | 一种用于视觉测量的摄像机参数优化方法 | |
| CN105444696B (zh) | 一种基于透视投影直线测量模型的双目匹配方法及其应用 | |
| CN104173054A (zh) | 基于双目视觉技术的人体身高测量方法及其装置 | |
| CN110223355B (zh) | 一种基于双重极线约束的特征标志点匹配方法 | |
| CN107869954A (zh) | 一种双目视觉体积重量测量系统及其实现方法 | |
| CN109341668A (zh) | 基于折射投影模型和光束追踪法的多相机测量方法 | |
| CN106500843B (zh) | 一种成像光谱仪最佳像面检校方法及装置 | |
| CN109490251A (zh) | 基于光场多层折射模型的水下折射率自标定方法 | |
| CN103985121B (zh) | 一种水下投影仪结构光标定方法 | |
| CN109272555A (zh) | 一种rgb-d相机的外部参数获得及标定方法 | |
| CN103697811B (zh) | 一种相机与结构光源结合获取物体轮廓三维坐标的方法 | |
| CN106289086A (zh) | 一种用于光学标识点间距离精确标定的双相机测量方法 | |
| CN104748714B (zh) | 一种星载索网可展开天线形面精度测量方法 | |
| CN110146032B (zh) | 基于光场分布的合成孔径相机标定方法 | |
| CN105423975A (zh) | 一种大型工件的标定系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170908 Termination date: 20200701 |