一种基于视觉测量的大型自由曲面拼接方法

针对不规则复杂大尺寸三维面型测量的问题,提出一种基于视觉测量技术的大型自由曲面拼接方法。将大型曲面分为若干子块,采用双摄像机面结构光方式获取局部子区域密集点云,在曲面上布置若干标志点,其坐标采取近景摄影测量方法获得,对这些标志点进行局部子块坐标系到全局坐标系的转换,得到自由曲面面型。避免了一般标志点拼接方法的累积误差,解决了非编码标志点匹配及匹配奇异问题。实验表明,在1065mm×1000mm×255mm范围内,用19块子区域进行拼接,平均拼接误差为0．045mm。     

结构光三维视觉测量关键技术的研究

结构光作为一种主动式、非接触的三维视觉测量新技术,在逆向工程、质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。为提高结构光视觉测量的精度、自动化程度,在一些关键技术上提出了有效的方法;并设计了基于标志点的数据拼接技术和移动式结构光三维视觉测量系统,扩大了结构光系统的测量范围;最后介绍了测量点云数据后期处理方面的研究成果。     

基于线结构光和单应性的点云获取方法

为获取被测物表面三维点云数据,基于线结构光和平面单应性,提出了一种不需要相机标定的点云获取方法.首先令线结构光扫描被测物表面,以相机采集变形光条纹图像.然后根据事先在光平面中设置的4个控制点的像素坐标和空间坐标,求解光平面从图像坐标系到世界坐标系的变换矩阵.通过该矩阵将线结构光与被测物的截交线,即光条纹,校正透视失真并变换为被测物的截面图,从而获得光条纹上被测点的三维坐标.为验证方法的有效性,分别以球体、圆柱体和长方体为被测物,对该方法进行点云获取精度测试.实验表明:误差在1 mm以内的点数约占总点数的85%,误差在0.5mm以内的点数约占总点数的60%.相比传统的需要相机标定的线结构光测量方法,该方法原理更简洁,鲁棒性更强,可用于以低成本快速搭建三维点云获取系统.     

基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

地面三维激光扫描点云的多站数据无缝拼接

针对如何将多站分块扫描的点云无缝地拼接为一个整体以完整地表达扫描对象几何形态的问题,基于测量平差理论,提出了一种简单易行的多站扫描数据无缝拼接方法.首先根据与相邻前一扫描站相重叠的扫描区域内的同名标志点按附有限制条件的间接平差模型求取坐标转换参数,再对序列坐标转换参数按闭合条件进行加权误差分配,得到各站扫描点云的最终坐标转换模型,并依此坐标转换模型对各站扫描点云进行坐标变换,将它们统一到项目坐标系下,最终得到多站扫描点云的无缝拼接结果.对多站扫描的建筑物点云数据进行整体拼接实验,证明了本方法的可行性和有效性.     

基于单目相机和多线激光雷达的联合标定方法研究

目的 针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法 提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内参;然后在激光点云和图像中检测标定板的角点特征坐标,激光点云下的角点坐标由提取的标定板点云数据和其几何特征获得,通过拟合出的图形由上至下、由左至右确定图形顶点坐标及标定板行列数,可得到各角点坐标;相机角点特征坐标采用FAST角点检测,利用角点灰度信息确定角点坐标;根据点云检测特征点到图像投影误差构建目标函数,将外参求解转化为最小二乘问题;最后通过基于列文伯格-马夸尔特的非线性优化算法,迭代求解得到最优外参。结果 最终平均标定投影误差为1.29像素,最大投影误差为2.46像素,最小投影误差为0.70像素,标准差为0.57像素。结论 根据标定的外参将点云投影至图像上可知,标定结果较好,并将结果运用到实际场景下视觉和激光雷达融合的SLAM算法中,运动轨迹平滑且与地图保持高度一致,本文方法标定过程简单,不需要棋盘格的真实物理尺寸,满足使用要求。     

基于二维图像的三几何参数测量研究

针对目前二维图像测量三维几何参数时,环境因素影响大、拍摄角度受限、测量不准等问题,提出一种基于单相机标定图像,通过坐标系变换矩阵来实现测量三维参数的方法。首先借助图像标定物获取二维图像,运用图形辅助计算工具对二维图像进行处理,然后利用单应性转换法对相机标定,最后根据坐标转换关系推导出的计算公式求出图像对应的三维坐标信息。实验结果表明,测量误差小于3%,满足一般测量精度要求。     

基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化

提出了基于径向约束的CCD相机标定的模型参数非线性整体优化的方法.利用Harris算法检测标定板的各角点图像坐标,保证了标定板角点的稳定性和可靠性;进行RAC(radial alignment constraint)两步法标定,并用Levenberg-Marquardt算法对通过径向约束标定得到的所有相机模型参数进行非线性整体优化,提高了相机参数的标定精度.实验结果表明.该方法标定精度高,能明显减小各种误差对CCD相机标定的影响,提高了机器视觉三维测量的精度.     

基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明：测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。     

基于双目视觉跟踪的三维拼接技术

为了扩大三维面形测量的视场,提出了基于双目视觉跟踪的三维拼接技术。采用了两套双目测量系统,一个为全局的跟踪系统,一个为测量系统。在测量系统上固定一个7×7棋格靶标作为中介,将每次测量系统测得的物体三维点坐标转换到统一的全局坐标系下完成拼接。测量系统采用的是投影格雷码结构光加上双目视觉原理的方法获得物体三维点坐标,实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于RexcanⅢ扫描仪的空调遥控器外形数据测量研究

RexcanⅢ流动式光学扫描仪基于光栅原理,利用系统标定和参考标志点来实现多幅图像的拼合对齐,是逆向工程领域中一种先进的非接触式光学扫描设备,能快速获取高质量电子产品空调遥控器外形三维点云数据,测量易于实现且测量范围大,测量速度快,测量点云数据质量好,更有利于下游数据建模与检测等应用.     

用于摄像机标定的图像特征点提取算法

如何快速准确地提取标定板图像的特征点坐标是摄像机标定中的关键问题之一.该文针对摄像机以特定的空间角度成像的标定问题,提出了一种用于摄像机标定的图像特征点提取算法.此算法对图像进行区域选取,并对区域图像进行大津阈值分割,击中击不中细化,象素统计等处理,得到特征点的坐标值.实验结果表明该方法可以快速有效地获取特征点的坐标,...     

汽车行驶跑偏测试系统中标定架的设计

为保证汽车行驶跑偏测试系统的测试精度,运用理论与实验相结合的方法设计标定架以校正CCD图像传感器的安装误差和统一多个传感器的物理坐标;通过研究标定算法与控制点关系,分析控制点分布对标定误差的影响,确定控制点的维数与分布;以尺寸链计算来合理分配标定架各构件公差,保证控制点位置精度,并研讨了再次标定控制点位置精度与首次标定一致性问题。试验证明,设计完成的标定架充分满足系统精度要求和使用要求。     

立靶精度测试系统的光纤标定和误差分析

立靶精度测试系统的功能之一是准确测出直射武器的立靶坐标．根据系统测量原理,建立了立靶测量公式．又以微分法为基础,分析并计算了系统的理论误差．对光纤的标定结果表明,系统的理论误差明显降低,满足了设计要求,将立靶精度测试系统与纸靶测量法经靶场实弹射击进行了对比,证明本系统误差的理论分析是正确的,测量精度完全可以达到小于二分之一弹径的技术要求     

基于单CCD尺寸检测的摄像机标定方法

为提高机械零件尺寸检测的精度,针对Tsai两步标定法中初始参数不精确的问题,提出了基于直线投影约束的三步标定方法.该方法首先利用直线投影约束条件求解出图像中心点和畸变参数的初始值,然后结合径向排列约束条件求解超定方程组得出全部外部参数和余下内部参数值,最后对全局参数进行非线性优化.为验证提出方法的效果,通过建立基于图像模板的世界坐标系实现,即首先利用图像像素坐标求取摄像机坐标,再将摄像机坐标进行归一化,利用外参数矩阵就可以求解出图像点的世界坐标.结果表明,该方法可以有效提高摄像机标定的精度,像素误差可达0.126 5像素点,单目视觉尺寸检测中任意两点距离误差小于0.41%.     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

基于几何图像的点云数据简化算法

提出一种基于几何图像的点云数据简化算法,该算法将基于几何图像的简化与随机采样相结合,首先将点集合的笛卡尔坐标转换为球面极坐标,再将球面极坐标重采样到灰度图像中,然后基于几何图像进行简化,最后引入随机采样来填补几何图像简化所产生的孔洞.实验证明了该算法的正确性和高效性.     

CO2探测仪星上辐射定标设计方法的研究

为了使CO2探测仪性能变化得到校正,对CO2探测仪的星上辐射定标方法进行了研究。首先,利用稳定辐射源太阳与漫反射板相结合实现CO2探测仪探测器绝对辐射定标,其次,以定标灯、漫反射板与定标探测器相结合的方法对漫反射板反射率进行监视,实现CO2探测仪的相对辐射定标。最后,采用双定标灯、双定标探测器相互比对的方法对定标灯、定标探测器的性能变化进行校正,进而实现CO2探测仪的高精度星上辐射定标。实验结果表明:星上定标灯稳定性优于1%,星上定标探测器线性度优于0.01%。方案可以实现CO2探测仪绝对辐射定标5%,相对辐射定标3%的精度要求。     

摄像机与3D激光雷达联合标定的新方法

针对摄像机与3D激光雷达融合系统的标定问题,提出了一种基于平面标定模版的新方法.整个标定过程分为单传感器独立标定和多传感器联合标定两部分.与以往的基于特征点或者边缘对应的标定方法不同,根据传感器原点到标定平面的距离对应性原理实现了联合标定,解决了在激光雷达距离图像上提取特征点或者边缘时精度较低带来的问题.同时,仅采用同一块平面模板完成了整个标定过程,简单实用.实验结果表明,相比传统标定方法,本方法能够获得更高的精度.