图漾双目摄像机FM810-GI 不定距离点云精度测评报告
★ 目录 ★
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01 |
测试背景 |
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02 |
测试条件 |
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03 |
数据采集 |
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04 |
数据分析 |
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05 |
测试结果 |
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06 |
写在最后 |
测试背景
01
本次参与测评的主要目的，是试探在工程环境中应用双目摄像机代替激光扫描仪获取目标物体表面信息的可行性。拟应用场景具有目标物体距离不固定且距离大于2米，自然光照等限制条件。因而，本次测试也基于以上条件进行。
本次测试主要采集不同距离下的标定板采集有色点云，观测距离与精度的关系变化。
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END
测试条件
02
2.1
硬件条件
（1）标定板（目标采集对象）
底板材质为木板，标定格A4纸张打印，每个格子的直尺测量值为4.4厘米。
图2.1 标定板
（2）测距工具
图2.2 测距仪HCIYET HT-40
（3）拍摄定位
双目摄像机水平放置在水平乒乓球桌面上，中心线与终点对齐。测距仪与双目摄像机边缘与乒乓球台面边缘平齐。
图2.3 双目摄像机与测距仪
标定板垂直于激光测距仪激光线，双目摄像机对标定板进行垂直照射。
图2.4 双目摄像机与标定板定位
图2.5 双目摄像机实际照射图片colorImage.bmp（2.10米）
2.2
软件条件
软件编译环境如下：
（1）操作系统：windows 10
（2）编译工具：Visual Studio 2015
（3）程序版本：camport3-3.3.1
安装配置过程依照
https://github.com/percipioxyz/camport3.git 进行。
（4）相机参数：
由于拟应用场景目标物体距离不固定，并考虑方便结果再现，除分辨率外本次数据采集数据均为默认参数条件下获取。
（5）点云查看软件：CloudCompare Ver. 2.9.1
本文中所使用的点云截图均来源于上述版本软件。
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END
数据采集
03
3.1
样本采样
测距仪测距，分别采集了3个距离：2.10米、3.78米、5.61米。
对于采集的点云数据，截取标定板中间完整方格3x5区域范围作为ROI区域。后续点云对象均指该ROI区域中的点。
图3.1 ROI截取范围
3.2
采集数据
经软件程序计算整合后，得到points-0.xyz有色点云数据文件，图像分辨率选择最高分辨率1280 x 960。采集完成后根据点云着色标定对文件中的点云进行ROI截取获得点云数据样本及基础数据如下。
2.10米下的正视图
2.10米下的俯视图
2.10米下的透视图
3.78米下的正视图
3.78米下的俯视图
3.78米下的透视图
5.61米下的正视图
5.61米下的俯视图
5.61米下的透视图
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2.10米 |
3.78米 |
5.61米 |
|
|
点 |
9136 |
2729 |
1175 |
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Box Dimensions --AABB包围盒（毫米） |
|||
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x |
132.725 |
131.432 |
121.687 |
|
y |
214.84 |
211.223 |
214.33 |
|
z |
31 |
77 |
168 |
从上表和图可以看出，双目摄像机正视方向偏差较小，相对于激光扫描仪点云采集对距离变化较为敏感，内外参不变的情况下距离变化对采集结果影响较大。
THE
END
数据分析
04
图4.1 各采集样本距离与点云点数关系
相对于4米到6米，ROI点云点数在2米到4米时发生了非线性骤减。这一特点是双目摄像机固有原理与激光扫描仪有差别的地方，也是影响精度的主要原因之一。
4.1
横向误差
总的来说双目摄像机在横向误差方面表现优秀，2米处的横向误差控制在了毫米级。
图4.2 ROI X尺度测值与测量比较
图4.3 ROI Y尺度测值与测量比较
4.2
纵向误差
纵深方向误差较之横向误差明显（与参数为调整有较大关系）。标定板在纵深方向支持尺度为0毫米，而有色点云Z方向误差呈非线性递增关系。
图4.4 ROI Z尺度测值与测量比较
THE
END
测试结果
05
和激光扫描仪相比双目摄像机多了点颜色的信息，从点云误差上看，默认参数条件下横向误差较小，纵向误差较大。远距离（10米以上）物体表面几何信息获取需求超出了本型号摄像机的工作范围，但双目摄像机对近距离且固定距离物体的识别更为擅长可以集图像识别与点云识别于一体。从几何特性上说，双目摄像机适合识别对横向误差敏感而对纵向误差不敏感的几何物体及位姿，通过拍摄角度设计，规则物体的测量具有较强的应用价值。
从仿生学的角度，双目摄像机比激光扫描仪更接近人的视觉，想必在人工智能机器人视觉领域中更易贴合人的思维模式，开拓新的机器视觉智能模式。
在实际的工程应用中，除了分别应用激光扫描仪和双目摄像机外，已有了两种视觉感知设备配合使用的先例，相信随着工业智能化的发展未来会有越来越多的工程应用场景被开发出来。而整合通用数据采集层处理算法，降低使用门槛是硬件快速占领市场的关键。
THE
END
写在最后
06
首先，非常感谢厂家和点云交流群群主提供了这次试用评测机会。这是我们团队第一次使用双目摄像机做点云采集，受益匪浅。使用过程中遇到一些基本问题，致使测评进度有所延迟，给后续使用者带来不便深表歉意。此外，对于本款摄像机使用方式和测试方法若存在不当和有待改进之处，请多批评指正。
THE
END