CN112945142A - 一种基于结构光的物体三维测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于结构光的物体三维测量系统及测量方法，该系统包括第一平行平板、第二平行平板以及用于向被测物体发射激光束的激光发射单元、用于对被测物体进行图像采集的图像采集单元，第一平行平板按照指定倾斜角度布置并与激光发射单元发射激光束的方向垂直，以使得激光发射单元发射的激光束垂直第一平行平板射出，第二平行平板水平放置并与激光发射单元处于同一水平面上，图像采集单元平行布置于第二平行平板的上方；该方法为利用上述测量系统的测量方法。本发明具有结构简单、测量效率以及精度高且抗干扰性强、适用范围广等优点。

Description

一种基于结构光的物体三维测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及物体三维测量技术领域，尤其涉及一种基于结构光的目标三维测量系统及测量方法。

背景技术

针对物体的三维测量，目前通常采用光三角测量原理进行测量，典型的如激光三角法，与其他非接触测量方式相比，激光三角法进行物体测量时，具有高效率、信号处理稳定、抗干扰强以及测量精度高、设备维护简单等诸多优点，因而广泛应用于各类工业领域中。

根据激光器发射光线的角度不同，激光三角法分为直射式和斜射式两种测量方式：

直射式激光三角法如图1所示，其中激光发射光束与被测物表面法线共线，并且发射光束为垂直入射，被测物体表面高度的基准平面设为O平面，激光光束经过被测物体表面有个发射角α，α是激光光轴与摄像机像平面之件的夹角，l是透镜中心和入射点之间距离，f是透镜的焦距。

斜射式激光三角法如图2所示，其中激光光轴和被测物体表面法线不重合，α₁为被测物体表面法线与激光光轴的夹角，β是摄像机像平面与摄像机光轴所形成的夹角。

当使用上述斜射式三角法测量被测物体表面时，激光器发射光线在物体表面形成的光斑会随着被测物体上下的垂直移动而发生偏移，采用直射式三角法则可以避免上述偏移，因此直射式三角法更适用于需要光斑固定的测量场景中；而直射式三角法中相机采集图像主要是接收来自被测物体表面发生的散反射光，斜射式三角法中主要接收的是来自被测物体表面的反射光，当待测量物体表面散反射特性较好时适宜采用直射式三角法，而当待测物体表面反射效果较好时，则更适合于采用斜射式三角法合。另外，激光三角法在实际测量中，若被测物体较为复杂时，有时光束在待测物体所形成的光条无法被摄像机所拍摄到，此时会形成测量系统的盲区，且激光入射角越大，越容易导致测量盲区，而斜射式三角法入射角比较大，因而斜射式也更容易形成测量盲区。综上，上述传统的直射式激光三角法、斜射式三角法实现复杂，且均存在一定的缺陷，各自的应用场景受限，不能满足不同应用场景的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、测量效率以及精度高且抗干扰性强、适用范围广的基于结构光的目标三维测量系统及测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于结构光的物体三维测量系统，包括第一平行平板、第二平行平板以及用于向被测物体发射基于结构光的激光束的激光发射单元、用于对被测物体进行图像采集的图像采集单元，所述第一平行平板按照指定倾斜角度布置并与所述激光发射单元发射激光束的方向垂直，以使得所述激光发射单元发射的激光束垂直所述第一平行平板射出，所述第二平行平板水平放置并与所述激光发射单元处于同一水平面上，所述图像采集单元平行布置于所述第二平行平板的上方。

进一步的：所述激光发射单元、图像采集单元分别通过所述第一平行平板、第二平行平板密封布置于一密封舱体内。

进一步的：所述第一平行平板、第二平行平板为平面玻璃。

进一步的：所述激光发射单元、图像采集单元采用结构光三维测量探头，所述结构光三维测量探头中设有激光投射器。

一种利用上述测量系统的测量方法，步骤包括：

S1.将所述测量系统布置于待测被测物体前方指定位置处，并根据所述测量系统中所述第一平行平板、第二平行平板、所述激光发射单元、图像采集单元以及待测被测物体相互之间的几何位置关系，构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系；

S2.使用所述测量系统对所述待测被测物体进行测量，得到三维测量坐标；

S3.根据所述三维测量坐标以及所述坐标对应关系，转换得到被测物体的三维真实坐标。

进一步的，所述坐标对应关系具体根据斯涅尔定律以及所述几何位置关系，使用所述激光发射单元与X轴的水平夹角θ₀、所述图像采集单元的成像面到镜头中心的距离h₁、所述图像采集单元的镜头中心到所述第二平行平板的距离h₂、所述第二平行平板的厚度h₃，以及所述第二平行平板内部空气的折射率μ₁、外部介质的折射率μ₂、所述第二平行平板的折射率μ₃构建得到。

进一步的，所述构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系步骤包括：

S11.根据斯涅尔定律构建第一公式：

其中，θ₁为内空气向所述第二平行平板传播时的第一入射角余角，θ₂、θ₃分别为被测物体成像至所述图像采集单元经过的外部介质向所述第二平行平板传播时的第一出射角余角、第二出射角余角，μ₁为所述第二平行平板内部空气的折射率，μ₂为外部介质的折射率，μ₃为所述第二平行平板的折射率；

S12.根据步骤S11构建的公式分别计算出第一入射角余角θ₁、第一出射角余角θ₂以及第二出射角余角θ₃：

其中，h₁为所述图像采集单元(4)的成像面到镜头中心的距离；

S13.构建所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式为：

X＝X0-ΔX,Y＝Y0+ΔY,Z＝Z0+ΔZ

ΔX＝ΔX1+ΔX2,ΔY＝ΔY1+ΔY2,ΔZ＝ΔZ1+ΔZ2

其中，ΔX、ΔY、ΔZ分别为三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0间的偏差量，ΔX1、ΔY1、ΔZ1为所述第二平行平板引起的第一偏移量，ΔX2、ΔY2、ΔZ2为外部介质引起的第二偏移量；

并根据所述第一平行平板、第二平行平板与所述激光发射单元、图像采集单元之间的几何位置关系，构建所述第一偏移量的计算式为：

其中，θ₀为所述激光发射单元与X轴的水平夹角，d为所述图像采集单元主光轴到所述激光发射单元发光点的X轴上距离，θ₇为所述图像采集单元接收光线与所述第二平行平板内表面与Z轴的夹角，θ₈为所述图像采集单元接收光线经所述第二平行平板内表面折射后与Z轴的夹角；

以及构建所述第二偏移量的计算公式为：

其中，h₃为所述第二平行平板的厚度，θ₉为所述图像采集单元接收光线与所述第二平行平板外表面折射后与Z轴的夹角；

S14.根据构建的所述第一偏移量、第二偏移量最终得到所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式。

进一步的，所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式具体为：

X＝X0-ΔX＝X0-ΔX1-ΔX2

Y＝Y0+ΔY＝Y0+ΔY1+ΔY2

Z＝Z0+ΔZ＝Z0+ΔZ1+ΔZ2。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在采用光三角测量的基础上，基于斜射式光三角法搭建了测量系统平台，同时引入传统隔离水质与测量系统所用的平行平板并进行了形状改良，激光发射单元侧的平行平板采用倾斜布置的方式，使得激光发射单元发射的激光束是垂直平行平板射出，从而相比于传统水下测量的斜射式模型，可以极大的减少平行平板对激光发射光线带来的影响，从而能够大大简化折射补偿模型，不仅结构简单、设备维护简单、效率及精度高，且测量范围广、信号处理稳定以及抗干扰强。

2、本发明在使用测量系统测得三维测量坐标后，由于激光发射单元发射的激光束是垂直第一平行平板射出的，减少了平行平板对激光发射光线带来的影响，大大简化了折射补偿模型，因而简单的利用各单元之间的几何关系，即可计算出被测物体与结构光三维测量探头间的真实坐标，从而可以快速、精确的实现目标物体的三维测量。

3、本发明进一步利用斯涅尔定律以及测量系统内各单元之间的几何关系，确定各单元与被测物体之间的空间位置关系，从而可以精确的构建得到测量系统三维测量坐标与三维真实坐标之间的坐标对应关系。

附图说明

图1是传统直射式激光三角法的原理示意图。

图2是传统斜射式激光三角法的原理示意图。

图3是本实施例三维测量系统的结构原理示意图。

图4是本实施例三维测量模型的原理示意图。

图5是本实施例中构建的无厚度的二维测量模型原理示意图。

图6是本实施例中构建的无厚度的三维测量折射矫正数学模型原理示意图。

图例说明：1、第一平行平板；2、第二平行平板；3、激光发射单元；4、图像采集单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图3所示，本实施例基于结构光的物体三维测量系统包括第一平行平板1、第二平行平板2以及用于向被测物体发射基于结构光的激光束的激光发射单元3、用于对被测物体进行图像擦剂的图像采集单元4，第一平行平板1按照指定倾斜角度布置并与激光发射单元3 发射激光束的方向垂直，以使得激光发射单元3发射的激光束垂直第一平行平板1射出，第二平行平板2水平放置并与激光发射单元3处于同一水平面上，图像采集单元4平行布置于第二平行平板2的上方。

本实施例在采用光三角测量的基础上，基于斜射式光三角法搭建了测量系统平台，同时引入传统隔离水质与测量系统所用的平行平板并进行了形状改良，激光发射单元3侧的平行平板采用倾斜布置的方式，使得激光发射单元3发射的激光束是垂直平行平板射出，从而相比于传统水下测量的斜射式模型，可以极大的减少平行平板对激光发射光线带来的影响，从而能够大大简化折射补偿模型，不仅结构简单、设备维护简单、效率及精度高，且测量范围广、信号处理稳定以及抗干扰强。

本实施例中，激光发射单元3、图像采集单元4分别通过第一平行平板1、第二平行平板2密封布置于一密封舱体内。上述第一平行平板1、第二平行平板2均采用密封的平面玻璃实现，还可以根据实际需求采用其他光滑透明的平面材质，以密封激光发射单元3、图像采集单元4。激光发射单元3、图像采集单元4具体采用结构光三维测量探头，结构光三维测量探头中设有激光投射器。

在具体应用实施例中，通过密封舱体及密封玻璃将结构光三维测量探头密封，结构光三维测量探头的激光投射器为点激光(线结构光、面结构光均可)，激光光源为红色激光，考虑到其他应用场合，也可选用其他颜色结构光；将密封后的结构光三维测量探头置于被测物体前方合适位置，由控制处理系统显示被测物体测量三维数据(参考坐标原点为相机CCD 面中心点)：X0、Y0、Z0，其中被测物体上O₇点成像至结构光三维测量探头的图像获取模块时经过的外部介质向密封玻璃传播时的入射角余角即为θ₃、出射角余角即为θ₂，由密封玻璃向密封舱体内空气传播时的入射角余角即为θ₂、出射角余角即为θ₁，外部介质的折射率为μ₂、密封玻璃的折射率为μ₃、密封舱体内空气的折射率为μ₁，光路所成虚像与激光平面相交于 O₄点，点O₁为结构光三维测量探头的图像获取模块的焦点，点B₁为结构光三维测量探头的激光投射器出光点，结构光三维测量探头的基线距离为d，基线与密封玻璃界面间的距离为 h₁+h₂，密封玻璃厚度为h₃。

本实施例利用上述测量系统的测量方法，步骤包括：

S1.将测量系统布置于待测被测物体前方指定位置处，并根据测量系统中第一平行平板 1、第二平行平板2、激光发射单元3、图像采集单元4以及待测被测物体相互之间的几何位置关系，构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系；

S2.使用测量系统对待测被测物体进行测量，得到三维测量坐标；

S3.根据三维测量坐标以及坐标对应关系，转换得到被测物体的三维真实坐标。

由于“外部环境-平行平板(玻璃)”界面折射的影响以及“平行平板(玻璃)-空气”界面折射的影响，获取的测量数据X0、Y0、Z0并不是真实值，本实施例在使用测量系统测得三维测量坐标后，由于激光发射单元3发射的激光束是垂直第一平行平板1射出的，减少了平行平板对激光发射光线带来的影响，大大简化了折射补偿模型，因而简单的利用各单元之间的几何关系，即可计算出被测物体与结构光三维测量探头间的真实坐标X、Y、Z，从而可以快速、精确的实现目标物体的三维测量。

本实施例中，坐标对应关系具体根据斯涅尔定律以及几何位置关系，使用激光发射单元3与X轴的水平夹角θ₀、图像采集单元4的成像面到镜头中心的距离h₁、图像采集单元4的镜头中心到第二平行平板2的距离h₂、第二平行平板2的厚度h₃，以及第二平行平板2内部空气的折射率μ₁、外部介质的折射率μ₂、第二平行平板2的折射率μ₃构建得到。

本实施例中，构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系具体步骤包括：

S11.根据斯涅尔定律构建公式：

其中，θ₁为第二平行平板2向内空气传播时的第一入射角余角，θ₂、θ₃分别为被测物体成像至图像采集单元4经过的外部介质向第二平行平板2传播时的第一出射角余角、第二出射角余角，μ₁为第二平行平板内部空气的折射率，μ₂为外部介质的折射率，μ₃为第二平行平板2的折射率；

S12.根据步骤S11构建的公式分别计算出第一出射角θ₁、第一入射角θ₂以及第二出射角θ₃：

其中，h₁为图像采集单元4的成像面到镜头中心的距离；

S13.构建三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式为：

X＝X0-ΔX,Y＝Y0+ΔY,Z＝Z0+ΔZ (5)

ΔX＝ΔX1+ΔX2,ΔY＝ΔY1+ΔY2,ΔZ＝ΔZ1+ΔZ2 (6)

其中，ΔX、ΔY、ΔZ分别为三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0间的偏差量，，ΔX1、ΔY1、ΔZ1为第二平行平板引起的第一偏移量，ΔX2、ΔY2、ΔZ2为外部介质引起的第二偏移量；

并根据第一平行平板1、第二平行平板2与激光发射单元3、图像采集单元4之间的几何位置关系，构建第一偏移量的计算式为：

其中，θ₀为激光发射单元3与X轴的水平夹角，d为图像采集单元4主光轴到激光发射单元3发光点的X轴上距离，θ₇为图像采集单元4接收光线与第二平行平板2内表面与Z 轴的夹角，θ₈为图像采集单元4接收光线经第二平行平板2内表面折射后与Z轴的夹角；

以及构建第二偏移量的计算公式为：

其中，h₃为第二平行平板2的厚度，θ₉为图像采集单元4接收光线与第二平行平板2外表面折射后与Z轴的夹角；

S14.根据构建的第一偏移量、第二偏移量最终得到三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式，具体为：

X＝X0-ΔX＝X0-ΔX1-ΔX2 (13)

Y＝Y0+ΔY＝Y0+ΔY1+ΔY2 (14)

Z＝Z0+ΔZ＝Z0+ΔZ1+ΔZ2 (15)

上述利用斯涅尔定律以及测量系统内各单元之间的几何关系，可以准确的反应各单元与被测物体之间的空间位置关系，从而可以精确的构建得到测量系统三维测量坐标与三维真实坐标之间的坐标对应关系。

上述各参数具体如下表所示：

表1：参数表

为实现上述坐标对应关系构建，本实施例首先搭建如图4所述的无厚度平行平板的二维测量模型，并对该模型进行分析：

令

由△O₁A₁O₂≌△O₁A₂ O₂可得：

由折射定理可得：

进而可推，

由Y轴上的距离关系式

可得，

又因为X轴上的距离关系式

可得：

将

分别带入式(1-5)和(1-6)，可得：

用式(1-5)和(1-6)分别减式(1-7)和(1-8)，可得：

由于平行平板存在厚度，会对光线存在一定偏移量，本实施例在上述模型的基础上进一步构建补充因平行平板厚度所带来偏差的数学模型，如图5所示，并对该模型进行分析：

设

由△O₁A₁O₂≌△O₁A₂ O₂可得：

对于平行平板上表面，由折射定律可得，

进而可推得：

对于平行平板下表面，由折射定律可得，

进而可推：

由

可得：

又因为X轴上距离关系为

将式(1-16)带入可得；

由Y轴上的距离关系为

可得：

又因为X轴上距离关系为

可推得：

可得X和Y方向上的偏差：

基于上述二维模型进一步构建三维测量折射矫正数学模型，首先构建基于无厚度的平行平板二维测量模型，如图5、6所示，主要通过X，Z轴之间的关系去寻找Z方向上的偏差，对该模型进行分析：

设

通过将光线分别投影到XY，ZY平面上，由

可得：

由式(1-23)减(1-22)，可得Z方向偏差为：

进一步构建有厚度的平行平板二维测量模型的三维视图，如图4所示，主要通过X，Z 轴之间的关系去寻找Z方向上的偏差，并对该模型进行分析：

设

通过将光线分别投影到XY，ZY平面上，由

可得：

对于平行平板上表面，由折射定律可得，

进而可推得：

对于平行平板下表面，由折射定律可得：

进而可推得：

带入

可得：

由Z轴上的距离关系式

可得：

基于上述原理，本实施例最终构建形成如图3所示的测量系统以及测量模型，首先由斯涅尔定律可得上述公式(1)，即为

由相似三角形，可计算出角度θ₁的值，如上式(2)所示，即为

进一步可得式(3)、(4)，即

真实坐标X、Y、Z与测量坐标X0、Y0、Z0 间的偏差量分别为ΔX、ΔY、ΔZ，由几何关系可得ΔX、ΔY、ΔZ为第一偏移量ΔX1、ΔY1、ΔZ1与第二偏移量ΔX2、ΔY2、ΔZ2之和，第一偏移量ΔX1、ΔY1、ΔZ1为密封玻璃引起的偏移，第二偏移量ΔX2、ΔY2、ΔZ2为外部介质引起的偏移，即为式(5)、(6)。

由平行平板成像特性，可按照式(7)、(8)、(9)计算出第一偏移量ΔX1、ΔY1、ΔZ1的值，以及可根据几何关系按照(10)、(11)、(12)计算出第二偏移量ΔX2、ΔY2、ΔZ2的值；进一步可建立得到真实距离X、Y、Z与测量数据X0、Y0、Z0间的坐标对应关系，具体如上式(13)、(14)、(15)所示。通过上述公式，通过测量系统测量得到三维测量坐标 X0、Y0、Z0后，将三维测量坐标X0、Y0、Z0以及各单元之间的几何关系参数，如h₁、h₂、 h₃、μ₁、μ₂、μ₃、d、θ₀等已知量带入上述公式求解，即可得到三维真实坐标X、Y、Z。

本发明通过基于斜射式光三角法搭建测量系统，同时引入平行平板，激光发射侧的平行平板采用倾斜方式布置，使得激光器发射的激光是垂直平行平板射出，极大的减少平行平板对激光器发射光线带来的影响，从而简化折射补偿模型，在测量得到三维坐标后，由三维测量坐标与真实坐标之间的对应关系得到三维真实坐标，可以快速、精确的实现目标物体的三维测量。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种基于结构光的物体三维测量系统，其特征在于：包括第一平行平板(1)、第二平行平板(2)以及用于向被测物体发射基于结构光的激光束的激光发射单元(3)、用于对被测物体进行图像采集的图像采集单元(4)，所述第一平行平板(1)按照指定倾斜角度布置并与所述激光发射单元(3)发射激光束的方向垂直，以使得所述激光发射单元(3)发射的激光束垂直所述第一平行平板(1)射出，所述第二平行平板(2)水平放置并与所述激光发射单元(3)处于同一水平面上，所述图像采集单元(4)平行布置于所述第二平行平板(2)的上方。

2.根据权利要求1所述的基于结构光的物体三维测量系统，其特征在于：所述激光发射单元(3)、图像采集单元(4)分别通过所述第一平行平板(1)、第二平行平板(2)密封布置于一密封舱体内。

3.根据权利要求1或2所述的基于结构光的物体三维测量系统，其特征在于：所述第一平行平板(1)、第二平行平板(2)为平面玻璃。

4.根据权利要求1或2所述的基于结构光的物体三维测量系统，其特征在于：所述激光发射单元(3)、图像采集单元(4)采用结构光三维测量探头，所述结构光三维测量探头中设有激光投射器。

5.一种利用权利要求1～4中任意一项所述的测量系统的测量方法，其特征在于，步骤包括：

S1.将所述测量系统布置于待测被测物体前方指定位置处，并根据所述测量系统中所述第一平行平板(1)、第二平行平板(2)、所述激光发射单元(3)、图像采集单元(4)以及待测被测物体相互之间的几何位置关系，构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系；

S2.使用所述测量系统对所述待测被测物体进行测量，得到三维测量坐标；

S3.根据所述三维测量坐标以及所述坐标对应关系，转换得到被测物体的三维真实坐标。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述坐标对应关系具体根据斯涅尔定律以及所述几何位置关系，使用所述激光发射单元(3)与X轴的水平夹角θ₀、所述图像采集单元(4)的成像面到镜头中心的距离h₁、所述图像采集单元(4)的镜头中心到所述第二平行平板(2)的距离h₂、所述第二平行平板(2)的厚度h₃，以及所述第二平行平板内部空气的折射率μ₁、外部介质的折射率μ₂、所述第二平行平板(2)的折射率μ₃构建得到。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述构建被测物体的三维真实坐标与三维测量坐标之间的坐标对应关系步骤包括：

S11.根据斯涅尔定律构建第一公式：

其中，θ₁为内部空气向所述第二平行平板(2)传播时的第一入射角余角，θ₂、θ₃分别为被测物体成像至所述图像采集单元(4)经过的外部介质向所述第二平行平板(2)传播时的第一出射角余角、第二出射角余角，μ₁为所述第二平行平板内部空气的折射率，μ₂为外部介质的折射率，μ₃为所述第二平行平板(2)的折射率；

S12.根据步骤S11构建的公式分别计算出第一入射角余角θ₁、第一出射角余角θ₂以及第二出射角余角θ₃：

其中，h₁为所述图像采集单元(4)的成像面到镜头中心的距离；

S13.构建所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式为：

X＝X0-ΔX,Y＝Y0+ΔY,Z＝Z0+ΔZ

ΔX＝ΔX1+ΔX2,ΔY＝ΔY1+ΔY2,ΔZ＝ΔZ1+ΔZ2

其中，ΔX、ΔY、ΔZ分别为三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0间的偏差量，ΔX1、ΔY1、ΔZ1为所述第二平行平板引起的第一偏移量，ΔX2、ΔY2、ΔZ2为外部介质引起的第二偏移量；

并根据所述第一平行平板(1)、第二平行平板(2)与所述激光发射单元(3)、图像采集单元(4)之间的几何位置关系，构建所述第一偏移量的计算式为：

其中，θ₀为所述激光发射单元(3)与X轴的水平夹角，d为所述图像采集单元(4)主光轴到所述激光发射单元(3)发光点的X轴上距离，θ₇为所述图像采集单元(4)接收光线与所述第二平行平板(2)内表面与Z轴的夹角，θ₈为所述图像采集单元(4)接收光线经所述第二平行平板(2)内表面折射后与Z轴的夹角；

以及构建所述第二偏移量的计算公式为：

其中，h₃为所述第二平行平板(2)的厚度，θ₉为所述图像采集单元(4)接收光线与所述第二平行平板(2)外表面折射后与Z轴的夹角；

S14.根据构建的所述第一偏移量、第二偏移量最终得到所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：所述三维真实坐标X、Y、Z与三维测量坐标X0、Y0、Z0之间的坐标对应关系式具体为：

X＝X0-ΔX＝X0-ΔX1-ΔX2

Y＝Y0+ΔY＝Y0+ΔY1+ΔY2

Z＝Z0+ΔZ＝Z0+ΔZ1+ΔZ2。

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