Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường đến độ chính xác hiệu chuẩn hệ thống đo 3D bằng ánh sáng mã dịch pha kết hợp mã gray

Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
N. T. K. Cúc, , N. V. Kiên, “Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường  kết hợp mã Gray.” 192 
ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG MÔI TRƯỜNG ĐẾN 
ĐỘ CHÍNH XÁC HIỆU CHUẨN HỆ THỐNG ĐO 3D BẰNG ÁNH 
SÁNG MÃ DỊCH PHA KẾT HỢP MÃ GRAY 
Nguyễn Thị Kim Cúc1*, Nguyễn Văn Vinh1, Ngô Anh Vũ2, Nguyễn Việt Kiên1 
Tóm tắt: Hiệu chuẩn là một quá trình rất quan trọng đối với một hệ thống đo 3D 
bằng ánh sáng mã dịch pha kết hợp mã Gray. Để thu được một kết quả đo chính xác 
thì hệ thống đo phải được hiệu chuẩn tốt. Quá trình hiệu chuẩn phụ thuộc vào nhiều 
yếu tố: các thông số của hệ thống, ánh sáng môi trường xung quanh... Bài báo này 
quan tâm đến ảnh hưởng của ánh sáng môi trường đến kết quả hiệu chuẩn. Hệ 
thống thực nghiệm được hiệu chuẩn ở 13 mức độ rọi của ánh sáng môi trường từ 0 
đến 360 lux lên bề mặt bảng hiệu chuẩn. Kết quả thực nghiệm đã xác định được 
quan hệ của ánh sáng môi trường và kết quả hiệu chuẩn. Kết quả thực nghiệm đã 
chỉ ra trong quá trình đo nếu điều chỉnh được độ rọi của ánh sáng môi trường nằm 
trong khoảng từ 100 đến 200 lux thì sai lệch hiệu chuẩn hệ thống đạt được giá trị 
nhỏ nhất. 
 Từ khóa: Hiệu chuẩn hệ thống, Đo 3D bằng ánh sáng cấu trúc, Mã dịch pha kết hợp Gray. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Trong những năm gần đây, phương pháp đo 3D quang học biên dạng bề mặt bằng ánh 
sáng cấu trúc đang được thế giới quan tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãi. 
Nguyên lý của phương pháp đo 3D bằng ánh sáng cấu trúc là ánh sáng được mã hóa theo 
hàm cường độ hoặc màu sắc theo không gian và thời gian lên bề mặt vật thể cần đo. Chùm 
ánh sáng mã hóa được chiếu lên khung hình được gọi là ảnh mẫu ánh sáng. Ảnh mẫu ánh 
sáng xuất hiện trên bề mặt 3D chi tiết đo được thu lại bởi hệ thống máy ảnh. Sự biến dạng 
của ảnh mẫu ánh sáng trên chi tiết so với ảnh mẫu ánh sáng cho phép xác định được tọa độ 
của các điểm trên bề mặt chi tiết thông qua phương pháp tam giác lượng [1]. Mối tương 
quan về vị trí hình học giữa máy ảnh và máy chiếu so với đối tượng đo được hiệu chuẩn 
chính xác. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ máy tính, phương pháp đo 
biên dạng 3D quang học ngày càng trở nên dễ dàng hơn, tốc độ đo và độ chính xác ngày 
càng cao, có thể đo nhiều chi tiết cùng lúc. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn nhiều hạn 
chế do ảnh hưởng của nhiều yếu tố đến quá trình giải mã ánh sáng như: đặc tính bề mặt 
đối tượng đo, các thông số của hệ thống quang học, quang sai, phương pháp hiệu chuẩn, 
cường độ sáng nền hay nhiễu môi trường. Các yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến quá trình dựng 
lại biên dạng đối tượng đo. Để giảm thiểu các sai số trong quá trình đo cần phải hiệu chuẩn 
hệ thống trước khi đo. Mục đích của hiệu chuẩn là xác định được sai lệch giữa hệ thống 
thực so với hệ thống lý tưởng. Thông số hiệu chuẩn được xác định với các nội thông số và 
ngoại thông số càng chính xác kết quả đo thu được sẽ càng chính xác. 
Để xác định mối quan hệ của các điểm trên tọa độ thực và ảnh thu được dùng hai thông 
số chính là: cường độ sáng và tọa độ điểm ảnh. Cường độ sáng của các điểm ảnh phụ 
thuộc vào cường độ sáng của nguồn chiếu, hệ số phản xạ của bề mặt đối tượng đo và 
cường độ ánh sáng môi trường xung quanh. Độ chính xác của tọa độ điểm ảnh phụ thuộc 
vào độ chính xác của các thông số quang sai hệ quang [2]. Các nghiên cứu được công bố 
trên thế giới đã chứng minh một số yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác hiệu chuẩn, nhưng 
yếu tố ảnh hưởng của ánh sáng môi trường chưa được đề cập rõ ràng và cụ thể [2]. Trong 
bài báo này, ánh sáng môi trường được xác định là có ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác 
hiệu chuẩn thông qua các sai số hiệu chuẩn và hệ số méo ảnh. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 193
2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 
Để xác định sự ảnh hưởng của ánh sáng môi trường tới độ chính xác hiệu chuẩn hệ 
thống cần phải hiểu hình ảnh vật thể hình thành trên cảm biến của máy ảnh thế nào thông 
qua cường độ sáng và các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác của tọa độ điểm ảnh thu 
được. 
2.1. Nguyên lý dịch pha kết hợp Gray 
Nguyên lý của phương pháp dịch pha là chiếu tuần tự mẫu chiếu ánh sáng theo hàm 
cường độ và dịch pha với chu kỳ T. Các hướng chiếu được mã hóa theo giá trị pha [3]: 
Ii (x, y, t) = I’ (x, y) + I’’ (x, y) cos [ (1) 
Trong đó: Ii (x,y,t) là cường độ sáng của các ảnh mẫu chiếu được chiếu bằng máy 
chiếu; I’(x, y) là cường độ ánh sáng nền; I’’(x,y) là cường độ ánh sáng điều biến; 
bản đồ pha của sóng; là hằng số góc dịch pha, i=1, 2, 3, 4 là thứ tự mã dịch 
pha. Giải phương trình với dịch pha 4 bước của ảnh pha thu được giá trị pha tương đối 
như sau: 
 (2) 
Theo công thức (2) hàm arctan gián đoạn theo chu kỳ - đến + , dùng thuật toán Gray 
để gỡ pha thời gian loại bỏ sự gián đoạn pha (- ,+ ). Phương pháp Gray cho phép mô tả 2n 
hướng chiếu khác nhau của máy chiếu. Với n mã Gray, không gian đo được chia thành 2n 
không gian con duy nhất có giá trị kG [4], một chu kỳ mã dịch pha tương ứng với một mã 
Gray duy nhất. Việc kết hợp mã Gray sẽ đơn giản hóa quá trình gỡ pha bằng cách xác định 
vị trí gián đoạn và sau đó di chuyển chúng bằng cách thêm hoặc bớt đi một lượng kG 
modul pha từ quá trình gỡ pha tương đối. Pha tuyệt đối có thể xác định thông qua gỡ pha 
bằng mã Gray [5] được thể hiện thông qua công thức sau: 
 (3) 
Pha liên tục sau đó có thể được sử dụng để xây dựng lại tọa độ của chi 
tiết đo. 
Giả sử cường độ sáng thu được bằng máy ảnh là Ic (x, y) và cường độ sáng chiếu từ 
máy chiếu là Ip (x, y). Trong hệ thống sử dụng ánh sáng mã dịch pha và Gray các yếu tố 
ảnh hưởng đến sự hình thành các vân của ảnh bao gồm: (1) Ánh sáng môi trường xung 
quanh chiếu trực tiếp đến cảm biến ảnh với cường độ Im; (2) Ánh sáng xung quanh và ánh 
sáng chiếu từ các phần bề mặt khác có hệ số phản xạ Rb tới bề mặt đối tượng Ir= (Im + 
RbIp); (3) Ánh sáng cấu trúc với cường độ Ip chiếu từ máy chiếu và phản xạ từ các phần bề 
mặt đối tượng có hệ số phản xạ tương ứng là Ra Ip. Giả sử độ phơi sáng t của máy ảnh 
được giữ không đổi trong quá trình đo. Cường độ sáng của ảnh Ic (x, y) có mối quan hệ 
tuyến tính với hệ số phản xạ như vậy độ nhạy  của cảm biến ảnh cũng sẽ không đổi. 
Cường độ ánh sáng mà một phần tử ảnh thu được từ một điểm có hệ số phản xạ trên 
đối tượng đo được trình bày trong phương trình sau [6]: 
 (4) 
Phương trình (4) cho thấy cường độ ánh sáng thu được của một điểm ảnh đo phụ thuộc 
vào cường độ chiếu sáng của máy chiếu tới bề mặt đối tượng Ip, cường độ ánh sáng từ các 
vùng xung quanh của đối tượng phản xạ đến máy ảnh và cường độ ánh sáng môi trường 
chiếu trực tiếp vào cảm biến ảnh Im. Để đơn giản phương trình (4) giả sử các thông số 
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
N. T. K. Cúc, , N. V. Kiên, “Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường  kết hợp mã Gray.” 194 
Hình 1. Sơ đồ quang của hệ thống đo. 
cường độ Ip của máy chiếu là cố định, đặc tính phản xạ của bề mặt đối tượng đo Ra cũng 
không đổi trong quá trình đo. Trong phương trình (4) chỉ xét đến ảnh hưởng của Im đến Ic. 
Thông số Im càng ổn định thì Ic càng ổn định. Tuy nhiên, giá trị của thông số Im ổn định 
trong mức nào thì thu được kết quả hiệu chuẩn tốt nhất thì chưa được nghiên cứu. Trong 
nghiên cứu này sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng môi trường chiếu trực tiếp vào máy 
ảnh thông qua độ chính xác của các thông số hiệu chuẩn và độ chính xác hình dạng đối 
tượng đo. Các kết quả hiệu chuẩn sẽ được thu và phân tích đánh giá trong điều kiện ánh 
sáng môi trường thay đổi từ 0 đến 360 lux. 
2.2. Hiệu chuẩn hệ thống 
Một hệ thống đo chính xác yêu cầu phải được hiệu chuẩn chính xác. Quá trình hiệu 
chuẩn là quá trình xác định các nội thông số bao gồm chiều dài tiêu cự, hệ số độ nghiêng 
điểm ảnh, tọa độ tâm của cảm biến kích thước điểm ảnh và ngoại thông số là ma trận quay 
R và véc tơ tịnh tiến của hệ tọa độ máy ảnh {oc; xc, yc, zc} sang hệ tọa độ máy chiếu {op; 
xp, yp, zp}. Hiệu chuẩn xác định 
được càng nhiều thông số và chính 
xác thì hệ thống hoạt động càng 
chính xác. 
Để hiệu chuẩn các thông số của 
hệ thống, phương pháp hiệu chuẩn 
của Zhang [7] được đề xuất sử 
dụng. Theo phương pháp hiệu 
chuẩn này máy ảnh được mô tả bởi 
mô hình lỗ nhỏ có tính đến quang 
sai với nội thông số và ngoại thông 
số. Hình 1 mô tả hệ tọa độ hệ thống 
được thiết lập dựa trên bảng hiệu 
chuẩn trên mặt phẳng owxwyw. Trong 
hệ thống này máy chiếu cũng được 
coi là một mô hình máy ảnh ngược 
nên việc hiệu chuẩn các thông số 
của máy chiếu cũng tương tự như hiệu chuẩn máy ảnh. Bảng hiệu chuẩn là một bảng 
phẳng và được chia thành các ô vuông đen trắng xen kẽ đều nhau. Máy chiếu chiếu ảnh 
mẫu lên bảng hiệu chuẩn thực, máy ảnh thu lại ảnh của bảng hiệu chuẩn sau đó kiểm tra 
kích thước và sự thẳng hàng của điểm góc các ô vuông. Nếu kích thước của các ô vuông 
nằm trong giới hạn cho phép [8] và sự thẳng hàng là tốt, nghĩa là hệ thống được hiệu 
chuẩn chính xác. 
Mối quan hệ giữa một điểm trên vật thể và phép chiếu của nó trên cảm biến ảnh là: 
 (5) 
Trong đó: s là hệ số tỷ lệ; I = [u, v, 1]T là tọa độ đồng nhất của điểm ảnh trong hệ tọa 
độ hình ảnh; là ma trận nội thông số của máy ảnh và máy chiếu 
, (6) 
Với: ( ) là tọa độ của điểm gốc; , là chiều dài tiêu cự của máy ảnh dọc theo 
trục u và v của mặt phẳng ảnh theo đơn vị điểm ảnh; γ là thông số biểu thị độ nghiêng của 
hai trục hình ảnh; [R, ] là ma trận ngoại thông số được thể hiện: 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 195
Hình 2. Hệ thống đo 3D sử dụng ánh sáng 
mã dịch pha kết hợp Gray. 
, (7) 
Xw = [xw, yw, zw, 1]T là tọa độ của điểm đo. 
Tuy nhiên, công thức (5) chỉ đại diện cho mô hình tuyến tính của máy ảnh và máy 
chiếu. Trong thực tế, các ống kính này có thể tạo ra méo ảnh và mô hình máy ảnh lỗ nhỏ 
sẽ không đại điện được cho hệ thống đo chính xác nếu không tính đến quang sai méo ảnh 
của ống kính. Quang sai méo ảnh là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến tỉ lệ tạo ảnh và độ 
chính xác tạo ảnh trong máy ảnh. Quang sai méo ảnh gồm hệ số méo hướng tâm và hệ số 
méo hướng kính được hiệu chuẩn thông qua công thức sau: 
 (8) 
Trong đó: ( , ) và ( , ) biểu thị tọa độ điểm ảnh lý tưởng, tọa độ điểm ảnh thực 
của máy ảnh và máy chiếu; biểu thị cho khoảng cách tuyệt đối giữa điểm 
ảnh và điểm gốc trên máy ảnh, máy chiếu; là hệ số méo ảnh hướng tâm và 
 là hệ số méo ảnh tiếp tuyến của máy ảnh và máy chiếu. 
Như vậy, quá trình hiệu chuẩn hệ thống chính là quá trình xác định các hệ số tuyến 
tính: , , R, t và các hệ số phi tuyến: một cách chính xác. 
Tuy nhiên, quá trình hiệu chuẩn các hệ số này dựa vào cường độ sáng của ảnh Ic và tọa độ 
của điểm ảnh thu được nên yếu tố ánh sáng môi trường cần được khảo sát để làm giảm ảnh 
hưởng của nó đến độ chính xác xác định các thông số hệ thống. 
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 
Thiết bị đo 3D thực nghiệm sử dụng phương pháp dịch pha kết hợp mã Gray gồm: một 
máy chiếu InFocus N104 sử dụng công 
nghệ DLP với độ phân giải (1280 960), 
một máy ảnh DFK 41BU02 có độ phân 
giải (1280 960) và một máy tính. 
Từ các thông số của máy ảnh, máy 
chiếu, khoảng cách giữa chúng b =130 
mm và khoảng cách đặt vật đo L= 500 
mm xác định được giới hạn vùng đo 
Rộng cao sâu = 245 182 90 (mm). 
Bảng hiệu chuẩn được đặt trong vùng đo 
với kích thước 180 180 mm chia thành 
12 12 ô vuông đen trắng xen kẽ nhau có 
kích thước 15 mm. 
Thực nghiệm với sự thay đổi giá trị độ rọi do ánh sáng môi trường xung quanh lên 
bảng hiệu chuẩn trong mỗi lần hiệu chuẩn và được lặp lại 5 lần. Mỗi lần hiệu chuẩn sử 
dụng 10 vị trí, góc bất kỳ của bảng hiệu chuẩn nằm trong giới hạn vùng đo. Điều kiện ánh 
sáng môi trường trong thực nghiệm được xây dựng giống với điều kiện chiếu sáng công 
nghiệp. Giá trị độ rọi do ánh sáng môi trường được chia thành 13 mức trong khoảng từ 0 
đến 360 lux lấy theo tiêu chuẩn chiếu sáng công nghiệp TCVN 7114-1:2008 và được đo 
bằng Lux kế (LX1010 BS). Các thông số khác như vị trí giữa máy ảnh và máy chiếu, hệ số 
phóng đại tiêu cự của hai thiết bị không thay đổi. 
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
N. T. K. Cúc, , N. V. Kiên, “Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường  kết hợp mã Gray.” 196 
Kết quả thực nghiệm hiệu chuẩn với mỗi giá trị độ rọi thu được nội thông số, ngoại 
thông số và các hệ số méo ảnh của hệ thống. Với 1
ck , 2
ck , 3
ck , 1
cp , 2
cp là thông số méo 
ảnh của máy ảnh được xác định theo công thức (8) trong mỗi lần hiệu chuẩn máy ảnh và 
giá trị trung bình của 5 lần hiệu chuẩn tương ứng là 1
ck tb, 2
ck tb, 3
ck tb, 1
cp tb, 2
cp tb.. Với 
1
pk , 2
pk , 3
pk , 1
pp , 2
pp là thông số méo ảnh của máy chiếu được xác định theo công thức (8) 
trong mỗi lần hiệu chuẩn máy chiếu và giá trị trung bình của 5 lần hiệu chuẩn tương ứng là 
1
pk tb, 2
pk tb, 3
pk tb, 1
pp tb, 2
pp tb. Hình 3 thể hiện mối quan hệ của các thông số méo ảnh 
trung bình do độ rọi của ánh sáng môi trường. 
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
H
?
 s
?
 m
é
o
 ?
n
h
 c
?
a
 m
á
y
 ?
n
h
Ð? r?i c?a ánh sáng môi tru?ng (lux)
kc1tb kc2tb pc1tb pc2tb kc3tb
a, 
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
C
á
c
 h
?
 s
?
 m
é
o
 ?
n
h
 c
?
a
 m
á
y
 c
h
i?
u
Ð? r?i c?a ánh sáng môi tru?ng (lux)
kp1tb kp2tb pp1 pp2 kp3
b, 
Hình 3. Đồ thị mối quan hệ giữa ánh sáng môi trường xung quanh 
và các hệ số méo ảnh của máy ảnh a, và máy chiếu b. 
Hình 3a biểu thị hệ số méo ảnh hướng tâm và tiếp tuyến trung bình của máy ảnh trong 
5 lần hiệu chuẩn so với độ rọi môi tường thay đổi. Hình 3b biểu thị hệ số méo ảnh hướng 
tâm và tiếp tuyến trung bình của máy chiếu trong 5 lần hiệu chuẩn với độ rọi môi tường 
thay đổi. Trên đồ thị hình 3a và 3b các thông số méo ảnh hướng tâm bậc 1 và 2 của máy 
ảnh và máy chiếu: 1
ck tb, 2
ck tb, và 1
pk tb, 2
pk tb trên đồ thị thể hiện rõ ảnh hưởng của chúng 
đến sai lệch hiệu chuẩn của máy ảnh và máy chiếu. Các thông số méo ảnh tiếp tuyến 
1
cp tb, 2
cp tb, 1
pp tb, 2
pp tb, của máy ảnh và máy chiếu gần bằng 0 chứng tỏ sai số hiệu 
chuẩn của máy ảnh và máy chiếu không bị ảnh hưởng bởi các thông số này. Theo công 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 197
thức (8) thông số 3
ck tb và 3
pk tb là hệ số méo hướng tâm bậc cao cũng sấp sỉ bằng 0 nên 
không ảnh hưởng đến độ chính xác hiệu chuẩn của máy ảnh và máy chiếu. 
Kết quả thực nghiệm mối quan hệ giữa sự thay đổi độ rọi ánh sáng môi trường và độ 
chính xác hiệu chuẩn tổng hợp theo công thức (8) được thiết lập như hình 4. Thông số 
CE, PE, SE tương ứng biểu thị sai số hiệu chuẩn trung bình của máy ảnh, máy chiếu và 
hệ thống. 
Từ đồ thị hình 4 nhận thấy nếu thay đổi độ rọi từ 0 đến 100 lux và từ 200 đến 360 lux 
thì độ chính xác hiệu chuẩn cũng biến thiên lớn: CE từ 0.202 đến 0.354 điểm ảnh (pixel); 
PE từ 0.071 đến 0.132 (điểm ảnh); SE từ 0.222 đến 0.345 (điểm ảnh); Với độ rọi trong 
khoảng 100 lux đến 200 lux thì sai số hiệu chuẩn biến thiên nhỏ: CE từ 0.202 đến 0.215 
(điểm ảnh); PE từ 0.070 đến 0.087 (điểm ảnh); SE từ 0.222 đến 0.244 (điểm ảnh). Như 
vậy, độ rọi của ánh sáng môi trường có ảnh hưởng đến các thông số quang sai của hệ 
thống đo mà trong đó sai số chính là quang sai méo ảnh hướng tâm bậc 1 là k1 và bậc 2 là 
k2 của thấu kính máy ảnh và máy chiếu tính theo công thức (8). 
Để kiểm tra độ chính xác hiệu chuẩn ảnh hưởng đến kết quả xây dựng lại biên dạng 3D 
của chi tiết đo. Từ hình 4 xét hai trường hợp hiệu chuẩn với độ rọi ánh sáng môi trường 
khác nhau: Trường hợp 1(a) khi độ rọi do ánh sáng môi trường là 160 lux nằm trong vùng 
sai số hiệu chuẩn biến thiên nhỏ. Trường hợp 2(b) khi độ rọi do ánh sáng môi trường là 
300 lux nằm trong vùng sai số hiệu chuẩn biến thiên lớn. Kết quả hiệu chuẩn của hai 
trường hợp được thể hiện trong bảng 1. 
Bảng 1. Kết quả hiệu chuẩn trong hai trường hợp. 
Thông số/ 
Trường hợp 
Sai số hiệu chuẩn 
Máy ảnh 
(Điểm ảnh) 
Máy chiếu 
(Điểm ảnh) 
Hệ thống 
(Điểm ảnh) 
a 0.206 0.077 0.229 
b 0.305 0.083 0.313 
Để xác định sai số đo, mặt phẳng lý tưởng được xây dựng phù hợp nhất với đám mây 
điểm 3D mặt phẳng đã dựng. Kết quả dựng hình mặt phẳng đo và mặt phẳng lý tưởng thể 
Hình 4. Đồ thị mối quan hệ giữa ánh sáng môi trường xung quanh 
và độ chính xác hiệu chuẩn. 
Cơ kỹ thuật & Kỹ thuật cơ khí động lực 
N. T. K. Cúc, , N. V. Kiên, “Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường  kết hợp mã Gray.” 198 
hiện ở hình 5. Hình 5 là kết quả dựng hình mặt phẳng đo với độ chính xác hiệu chuẩn hệ 
thống trong hai trường hợp. 
Hình 5 cho thấy độ phẳng của đám mây điểm đo ở độ rọi 160 lux có sai lệch nhỏ 
khoảng 0.242 mm. Còn đám mây điểm đo trong trường hợp độ rọi là 300 lux có xu hướng 
cong nhiểu về phía xa và có sai lệch 0.432 mm. Chứng tỏ quang sai méo ảnh làm sai lệch 
kết quả hiệu chuẩn và ảnh hưởng trực tiếp đến tọa độ của các điểm 3D gây sai số dựng 
hình 3D đám mây điểm. 
4. KẾT LUẬN 
Thực nghiệm đã chứng minh độ rọi do ánh sáng môi trường có ảnh hưởng tới kết quả 
hiệu chuẩn. Với giá trị Ip sử dụng trong thí nghiệm nêu trên, khi độ rọi do ánh sáng môi 
trường nằm trong khoảng 100 lux đến 200 lux thì độ chính xác hiệu chuẩn máy ảnh, máy 
chiếu, và hệ thống biến thiên nhỏ khoảng 0.017 (điểm ảnh). Độ rọi do ánh sáng môi trường 
nhỏ hơn 100 lux hoặc lớn hơn 200 lux thì kết quả hiệu chuẩn kém chính xác độ biến thiên 
lớn hơn 0.062 (điểm ảnh). Kết quả thực nghiệm còn cho thấy trong 5 hệ số méo ảnh được 
nghiên cứu, hệ số méo ảnh hướng tâm bậc 2 và bậc 4 có ảnh hưởng lớn đến kết quả hiệu 
chuẩn. Kết quả đo này có thể được sử dụng cho hệ thống đo bằng ánh sáng cấu trúc sử 
dụng một máy ảnh và một máy chiếu. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. H. Luo, J. Xu, N. Hoa Binh, S. Liu, C. Zhang, and K. Chen, "A simple calibration 
procedure for structured light system", Opt. Lasers Eng., vol. 57, pp. 6–12, 2014. 
[2]. G. Sansoni, M. Trebeschi, and F. Docchio, "State-of-the-art and applications of 3D 
imaging sensors in industry, cultural heritage, medicine, and criminal investigation", 
Sensors, vol. 9, no. 1, pp. 568–601, 2009. 
[3]. D. Zheng and F. Da, "Self-correction phase unwrapping method based on Gray-code 
light", Opt. Lasers Eng., vol. 50, no. 8, pp. 1130–1139, 2012. 
[4]. Nguyen Thi Kim Cuc; Nguyen Van Vinh; Nguyen Thi Phuong Mai., "Construction of 
3D Shape Measurement Equipment Using Gray Code Pattern", Proc. AUN/SEED-Net 
Reg. Conf. Mech. Manuf. Eng., pp. 255–261, 2014. 
[5]. Nguyen Thi Kim Cuc; Nguyen Van Vinh; Nguyen Thanh Hung; Pham Xuan Khai., 
"Optimal parameters selection for 3D-mechanical surface measuring equipment 
based on the structured light Gray code", J. Sci. Technol. Tech. Univ., no. 122/2017, 
pp. 22–27, 2017. 
a, b, 
Hình 5. Sai lệch bề mặt đo với bề mặt lý tưởng trong hai trường hợp với độ rọi 
ánh sáng môi trường là 160 lux và 300 lux. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 199
[6]. H. Lin, J. Gao, Q. Mei, Y. He, J. Liu, and X. Wang, "Adaptive digital fringe 
projection technique for high dynamic range three-dimensional shape measurement", 
Opt. Express, vol. 24, no. 7, p. 7703, 2016. 
[7]. P. S. H. Song, Zhang, "Novel method for structured light system calibration", Opt. 
Eng., vol. 45, no. 8, p. 083601, 2006. 
[8]. Nguyen Thi Kim. Cuc, Nguyen Van. Vinh, Nguyen Thanh. Hung, Nguyen Viet Kien 
"Improving the accuracy of the calibration method for structured light system", J. Sci. 
Technol. Tech. Univ. 
ABSTRACT 
EFFECTS OF AMBIENT LIGHT TO THE CALIBRATION ACCURACY OF 3D 
MEASUREMENT SYSTEM BASED ON PHASE SHIFT COMBINED WITH GRAY 
CODE PATTERNS PROJECTION 
Calibration is an important process for a 3D structured light measurement 
system. In order to obtain an accurate measurement resul, the system must be 
calibrated well. The calibration process depends on many factors: system 
parameters, ambient light... In this paper, a study on the effect of ambient light on 
the accuracy of system calibration is presented. The experimental system is 
calibrated at 13 illuminance levers of 0 to 360 lux on the calibration target. 
Experimental results have determined the relationship of ambient light and 
calibration results. Experimental results show that the ambient light in the range of 
100 to 200 lux, the system calibration error is the smallest. 
Keywords: System calibration; 3D structured light measurement; Phase shifting and Gray code. 
Nhận bài ngày 21 tháng 5 năm 2018 
Hoàn thiện ngày 15 tháng 6 năm 2018 
Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 8 năm 2018 
Địa chỉ: 1 Viện Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội; 
 2 Khoa Cơ khí, Đại học Giao thông vận tải. 
 *Email: cucnkmcx@gmail.com.