基于MATLAB的高精度结构光三维系统标定程序

资 源 简 介

本项目开发了完整的结构光系统标定方案，结合标定模板（如棋盘格）精确计算摄像机与投影仪的几何关系，校正镜头畸变并确定内外参，实现三维空间与图像的精准配准。

详 情 说 明

基于MATLAB的结构光三维系统高精度标定程序

项目介绍

本项目开发了一套完整的结构光系统标定解决方案，专门用于摄像机-投影仪三维测量系统的精确标定。系统采用张正友标定法原理，通过分析特定规格标定板（如棋盘格或圆点阵列）的多角度图像，精确计算摄像机和投影仪的内外参数及几何关系。该系统能够有效校正镜头畸变，建立图像像素坐标与世界三维坐标之间的精确映射关系，为后续三维重建提供可靠的标定数据基础。

功能特性

• 高精度标定：采用优化的棋盘格角点检测算法，实现亚像素级精度的特征点定位
• 完整参数计算：同时计算相机内参（焦距、主点坐标）、外参（旋转矩阵、平移向量）和畸变系数
• 投影仪标定：通过结构光模式投射，将投影仪等效为逆向相机进行标定
• 系统几何标定：精确建立摄像机与投影仪之间的相对位置关系
• 非线性优化：采用Levenberg-Marquardt等优化算法对参数进行精炼，最小化重投影误差
• 全面的精度评估：提供重投影误差分析、三维标定精度评估等质量指标
• 结果可视化：生成角点检测效果图、误差分布图等直观的可视化图表

使用方法

准备工作

1. 采集标定图像：使用标定板在不同角度和位置拍摄15-30张高分辨率图像，确保覆盖整个视野范围
2. 准备标定参数：准确测量标定板的物理尺寸（如棋盘格格子大小）
3. 配置图像参数：记录相机分辨率、像素尺寸等采集参数

执行标定

1. 将标定图像放置在指定目录下
2. 在MATLAB中运行主程序
3. 根据提示输入标定板参数和图像采集参数
4. 程序自动执行角点检测、参数计算和优化过程
5. 查看生成的标定报告和精度评估结果

输出结果

• 标定报告：包含完整的相机内参、外参和畸变系数
• 精度评估：重投影误差均值和方差统计
• 数据文件：MATLAB格式的标定数据，可直接用于三维重建
• 可视化图表：角点检测效果验证图、误差分布可视化

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：Image Processing Toolbox, Optimization Toolbox
• 硬件建议：至少4GB内存，支持高分辨率图像处理
• 标定板要求：高对比度棋盘格或圆点阵列标定板，图案清晰平整

文件说明

主程序文件整合了标定流程的核心功能，包括自动识别标定板图案特征点、计算相机投影仪的系统参数、校正镜头畸变效应、优化标定结果精度，并生成详细的标定报告与可视化分析图表。该文件通过协调各功能模块的工作流程，实现从原始图像输入到最终标定数据输出的完整处理链路。