izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-1-24-30izmertech-1486Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSМетрологическое обеспечение видеоизмерительных системMetrological support of video measuring systemshttps://orcid.org/0000-0002-4158-5143ЛевинГ. Г.LevinG. G.

Геннадий Генрихович Левин

 

Gennady G. Levin

Moscow

levin@vniiofi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9732-4866МинаевВ. Л.MinaevV. L.

Владимир Леонидович Минаев

 

Vladimir L. Minaev

Moscow

minaev@vniiofi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0609-6600ИвановА. Д.IvanovA. D.

Алексей Дмитриевич Иванов

 

Alexey D. Ivanov

Moscow

academi@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1223-204XГолополосовА. А.GolopolosovA. A.

Александр Андреевич Голополосов

 

Alexander A. Golopolosov

Moscow

golopolosov@vniiofi.ruГоряиноваИ. В.GoryainovaI. V.

Ирина Валерьевна Горяинова

 

Irina V. Goryainova

Moscow

Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»РоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical Measurements; HSE UniversityRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений; Российский квантовый центрРоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical Measurements; Russian Quantum CenterRussian Federation202318032023012430Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1486

При создании и эксплуатации видеоизмерительных систем, входящих в состав технического зрения роботов, телевизионных прицелов, триангуляционных измерительных систем и 3D-сканеров, используют тест-объекты различного типа. Для каждого типа устройства разрабатывается индивидуальный тест-объект. Исследована возможность разработки и создания универсальных тест-объектов для применения их в качестве мер калибровки (поверки) 2D и 3D видеоизмерительных систем, предназначенных для измерений геометрических параметров соответственно дву- и трёхмерных объектов. Для калибровки 2D-систем предложено использовать тест-объект (меру) на базе жидкокристаллического монитора. Такая мера калибруется с помощью высокоточного устройства измерения перемещения с лазерным интерферометром и алгоритмов субпиксельного разрешения изображения. Разработанная мера соответствует эталону 3-го разряда согласно Государственной поверочной схеме для средств измерений длины в диапазоне 1·10–9–100 м и длин волн в диапазоне 0,2–50 мкм. Меру можно использовать для измерений функции передачи модуляции видеосистемы и функции рассеяния точки. Для калибровки (поверки) 3D-систем предложен набор концевых мер длины, перемещение которых в пространстве происходит по заданной программе с помощью транслятора и внешнего линейного энкодера. Приведены технические характеристики разработанных мер. Меры можно применять в качестве рабочих эталонов для калибровки (поверки) широкого класса видеоизмерительных систем.

Test objects of various types are used when creating and using video measuring systems which are part of the robots` technical vision, television sights, triangulation measuring systems, as well as 3D scanners. At the same time, an individual test object is developed for each type of device. This paper considers the possibility of development and construction of test objects for calibration (verification) of 2D and 3D video measuring systems, which are used to measure the geometric parameters of twodimensional (2D) and three-dimensional (3D) objects, respectively. We propose to use a measure based on a liquid crystal monitor to calibrate 2D systems. The calibration of such measure is based on the use of a high-precision displacement measurement devices. They are a laser interferometer and subpixel image resolution algorithms. The measure corresponds to the standard of the 3rd category according to the State verification scheme for measuring instruments of length in the range of 1·10–9–100 m and wavelengths in the range of 0.2–50 microns. The measure can be used to measure the modulation transfer function (MTF) of a video system and the point spread function (PSF). We also propose to use gauge block and move it in space according to the specific program using a translator and an external linear encoder. We introduce the technical specifications of the developed measures that can be used as working standards for calibration (verification) of a wide class of video measuring systems.

3D-измеренияперемещениесканерывидеоизмерительные системыцифровая метрологиямера длины3D measurementsmovementscannersvideo measuring systemsdigital metrologymeasure of lengthReferencesВишняков Г. Н., Левин Г. Г., Минаев В. Л. Автоматизированные интерференционные приборы ВНИИОФИ // Автометрия. 2017. Т. 53. № 5. С. 131–138. https://doi.org/10.15372/AUT20170513Vishnyakov G. N., Levin G. G., Minaev V. L. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2017, vol. 53, no. 5, pp. 530–536. https://doi.org/10.3103/S8756699017050132 ]Takeda M., Mutoh K. Applied Optic. 1983, vol. 22, no. 24, pp. 3977–3982. https://doi.org/10.1364/AO.22.003977Takeda M., Mutoh K. Applied Optic. 1983, vol. 22, no. 24, pp. 3977–3982. https://doi.org/10.1364/AO.22.003977Sutton M. A., Orteu J.-J., Schreier H. W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. Springer New York, NY, 2009, 332 p.Sutton M. A., Orteu J.-J., Schreier H. W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. Springer New York, NY, 2009, 332 p.Иванов А. Д., Минаев В. Л., Вишняков Г. Н. Шерограф для неразрушающего контроля изделий, полученных посредством аддитивных технологий // Приборы и техника эксперимента. 2019. № 6. С. 121–125. https://doi.org/10.1134/S003281621906020XIvanov A. D., Minaev V. L., Vishnyakov G. N. Instruments And Experimental Techniques. 2019, vol. 62, no. 6, pp. 871–875. https://doi.org/10.1134/S0020441219060174 ]Adrian R. J., Westerweel J. Particle Image Velocimetry. Cambridge University Press, NY, 2011, 558 p.Adrian R. J., Westerweel J. Particle Image Velocimetry. Cambridge University Press, NY, 2011, 558 p.Левин Г. Г., Илюшин Я. А., Минаев В. Л., Моисеев Н. Н. Определение наноперемещений объекта по оптическому фазовому изображению // Измерительная техника. 2010. № 7. С. 38–42.Levin G. G., Minaev V. L., Moiseev N. N., Ilyushin Y. A. Measurement Techniques. 2010, vol. 53, no. 7, pp. 782–788. https://doi.org/10.1007/s11018-010-9577-8 ]Акимова Т. П., Захаренко Ю. Г., Кононова Н. А., Федорин В. Л., Фомкина З. В., Чекирда К. В. Государственный первичный эталон единицы длины – метра ГЭТ 2-2021 // Измерительная техника. 2021. № 10. С. 3–7. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-10-3-7Akimova T. P., Zackharenko Y. G., Kononova N. A., Fedorin V. L., Fomkina Z. V., Chekirda K. V. Measurement Techniques. 2022, vol. 64, no. 10, pp. 789–793. https://doi.org/10.1007/s11018-022-02005-8 ]Zhang Z. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000, vol. 22(11), pp. 1330–1334. https://doi.org/10.1109/34.888718Zhang Z. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000, vol. 22(11), pp. 1330–1334. https://doi.org/10.1109/34.888718Коваленко В. П., Веселов Ю. Г., Карпиков И. В. Методика оценки дисторсии современных инфракрасных систем // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2011. № 1. C. 98–107.Kovalenko V. P, Veselov U. G., Karpikov I. V. Bulletin of the Moscow State Technical University N. E. Bauman. Series “Instrument making”. 2011, no. 1, pp. 98–107. (In Russ.)]Hartley R., Zisserman A., Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge University Press, NY, 2003, 656 р. https://doi.org/10.1017/CBO9780511811685Hartley R., Zisserman A., Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge University Press, NY, 2003, 656 р. https://doi.org/10.1017/CBO9780511811685Голыгин Н. Х., Лысенко В. Г., Хижняков В. А., Чугреев И. Г. Эталонный комплекс для калибровки и испытаний координатных средств измерений в сферической системе координат // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъёмка. 2017. № 3. С. 43–47.Golygin N., Lysenko V., Hizhnyakov V., Chugreev I. News of Higher Educational Institutions. Geodesy and Aerial Photography. 2017, no. 3, pp. 43–47. (In Russ.)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.