结构光三维测量系统的建模与标定

改进了结构光三维测量系统的数学模型,将投影仪的内外部参数引入其中,并在该模型的基础上采用了一种投影仪标定的新方法.为了提高黑白摄像机在暗区的对比度用红/蓝棋盘代替了黑/白棋盘.将投影仪看作是摄像机的倒置,统一了标定摄像机和投影仪的方法.在3dMA×仿真环境下分别标定了摄像机和投影仪,标定实验的相对误差小于0.32%.利用已经标定的结构光三维测量系统进行重构仿真实验,测量误差小于0.136mm.     

基于平面方程的轮对在线检测标定系统设计

在基于光截图像的轮对在线检测系统中,由于现场安装环境的限制,使得摄像机拍摄得到的轮对轮廓曲线畸变严重,所以摄像机的标定方法与精度直接影响到轮对参数测量结果.结合测量现场实际情况,分析设计了整套标定系统,并提出了基于平面方程系数的摄像机标定算法,实现了摄像机参数的标定工作.经验证:该标定系统的标定精度在0.1mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求.     

基于三线结构光的相机平面标定方法研究

相机标定技术是结构光三维视觉测量的关键技术之一,结构光测量系统的相机标定的精度对三维测量的精度有很大影响;首先对三线结构光系统图的相机标定方法进行了分析,简单介绍了工业相机成像的几何模型及标定的原理;其次利用Harris角点检测方法提取特征点坐标,并选用了BP神经网络来校正工业相机的畸变模型,以提高标定算法的优化速度和标定精度;最后采用张正友的平面标定法对校正后的摄像机模型进行标定实验,由实验结果知,该方法具有一定的准确性和有效性,在一定误差范围内,基于神经网络畸变校正的张正友相机标定能够有效提高视觉检测的精度。     

基于线结构光的三维坐标测量技术研究

传统的口腔修复体三维点云数据测量技术难以满足精度要求。为此,提出一种基于线结构光的三维坐标测量方法。在摄像机标定过程中,采用最小二乘法计算光平面方程,使用平移扫描和旋转扫描获取物体表面三维数据,以避免求解摄像机内外参数。实验结果表明,重建后的三维模型可以满足高精度近景三维测量的要求。     

基于二进制编码结构光测量系统的标定方法

针对基于二进制编码结构光的三维形貌测量系统,利用交比投影不变原理,提出了一种可同时标定摄像机模型参数与投影光平面方程参数的方法。另外,为了克服原系统只能求取部分光平面方程的缺点,利用靶标坐标系与摄像机坐标系之间的约束关系,提出了一种间接标定光平面一般方程的方法。本文阐述了该测量系统的测量原理,提出了标定方案,给出标定结果。实验结果验证了理论分析的正确性和应用的可行性。     

摄像机标定系统的设计

为了解决摄像机在视觉测量中的应用这一问题,必须实现摄像机的高精度标定,设计了摄像机标定系统。首先,从摄像机标定技术的基础理论研究出发,对摄像机标定技术的原理和所采用的张正友标定法的基本原理进行了分析总结。然后,利用Matlab 标定工具箱和一张8x12,正方形边长为26mm的黑白棋盘格,对设计的摄像机系统进行标定。最后,分析了标定系统中的误差,对该系统的设计进行验证。实验结果表明：摄像机的主点坐标误差为：[-0.01186;0.03393];摄像机外部参数标定像素误差达到[0.22981; 0.16846]。基本满足视觉测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强、可移植性强等要求,为后续应用到视觉测量中奠定了基础。     

SMT封装电路板三维在线检测技术

为了检测回流焊接之后SMT( Surface Mount Technology)封装电路板是否存在缺陷,设计并搭建了基于线结构光传感器的SMT封装电路板三维在线检测系统,通过线结构光扫描测量,获取SMT封装电路板表面三维数据。采用双传感器测量技术,有效减少数据丢失;研究了双传感器统一标定技术,可同时实现两个传感器的参数标定和坐标系统一。提出了自适应光条中心提取算法,对反射或散射影响而形成的光条图像噪声具有很好的抑制效果,能够提取准确的光条中心。实验表明系统测量精度可达到0.02 mm。系统测量得到的三维数据,可以为在线检测SMT封装电路板缺陷提供可靠的三维信息。     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

新型移动机器人激光测距雷达的研究

研制了一种新型的基于激光结构光三维视觉技术的移动机器人模块化测距雷达样机,并提出了多平面靶标的转轴现场标定方案,为实现其对周围环境的扫描测量,首先标定线激光器与网络摄像头的相对位置,利用三角法测量激光交线到摄像头光心的距离。然后标定舵机转轴与摄像机的相对位置,并将旋转的激光交线坐标,统一到一个世界坐标系下,实现扫描测距。三维测量实验中,相对误差0.31%,系统测量误差小于4%。实验证明该样机测量精度高,成本低,具有广阔的应用前景。     

基于线结构光的水下目标扫描定位方法

当海底环境噪声及声学散射影响比较严重时,声呐方法无法实现高精度的海底探测．因此,设计了一种基于线结构光的扫测系统．激光中心线条纹提取及系统参数快速标定是影响线结构光测扫精度的2大关键问题．在激光中心条纹处理方面,多阈值算法通过采用不同的阈值可以有效地滤除背景噪声,基于极值法的高斯拟合法则对部分激光条纹采用高斯函数进行拟合,结合多阈值算法和基于极值法的高斯拟合法提出了一个条纹中心线提取算法．该算法在保留多阈值法快速性的同时,又具备高斯拟合法的准确性．而在系统参数标定方面,提出了一种共线点的快速标定法,设计的平面标定靶只需通过确定3个共线的特征点即可快速实现系统参数的标定和高精度的海底快速测扫．最后,在水池中进行了模型实验,验证了该方法的可行性和有效性．     

Garment pattern definition, development and application with associative feature approach

Garment virtual design has been evolved significantly with the rapid development of 3D CAD tools, especially with the convenient availability of NURBS surface modeling capability. Parametric development of clothes is demanded in line with the trend of mass customization according to the true measures of customers or regulated sizes of certain markets. Virtual design features with well-defined associations with the parametric mannequins are enablers. To achieve an intelligent mass customization approach, the development of surface patches from 3D clothing designs to 2D flattened patterns become essential. This article addresses the definition, development and application of garment features with an associative feature approach.     

A robot hand-eye calibration method of line laser sensor based on 3D reconstruction

In the robotic eye-in-hand measurement system, a hand-eye calibration method is essential. From the perspective of 3D reconstruction, this paper first analyzes the influence of the line laser sensor hand-eye calibration error on the 3D reconstructed point clouds error. Based on this, considering the influence of line laser sensor measurement errors and the need for high efficiency and convenience in robotic manufacturing systems, this paper proposes a 3D reconstruction-based robot line laser hand-eye calibration method. In this method, combined with the point cloud registration technique, the newly defined error-index more intuitively reflects the calibration result than traditional methods. To raise the performance of the calibration algorithm, a Particle Swarm Optimization - Gaussian Process (PSO-GP) method is adopted to improve the efficiency of the calibration. The experiments show that the Root Mean Square Error (RMSE) of the reconstructed point cloud can reach 0.1256 mm when using the proposed method, and the reprojection error is superior to those using traditional hand-eye calibration methods.     

结构光视觉传感器现场标定几何法研究

与基于交比不变性求解特征点坐标来标定激光平面的方法不同,本文提出了一种可适用于未知环境的线结构光三维视觉传感器现场标定的新方法,该方法只需简单几何知识,就可直接利用几何方法实现快速标定。通过拍摄一个与线结构光相交并以不同姿态随机自由移动的平面靶标的图像(至少三幅),就可同时实现三维视觉传感器CCD和激光平面的快速标定。该方法方便,快捷,简单,可实现自动化,标定精度高。实验结果证明了该方法的方便和有效性。     

Extrinsic calibration of a camera and laser range finder using a new calibration structure of a plane with a triangular hole

Sensor fusion of a camera and laser range finder is important for the autonomous navigation of mobile robots. Finding the transformation between the camera and laser range finder is the first necessary step for the fusion of information. Many algorithms have been proposed, but these tend to require many different steps in order to achieve reliable and accurate results. A calibration structure that has triangular hole on its plane is proposed for the extrinsic calibration of a camera and laser range finder. Locations of laser scan data that are invisible on the calibration plane can be determined using property on the proposed calibration structure. First, we classify the laser scan data into two groups where one is on the plane and the other is off the plane. Then, we determine the absolute location of the laser scan data on the plane through a search of the parameters of the line. Finally, we can establish 3D-3D correspondences between the camera and laser range finder. Extrinsic calibration between a camera and laser range finder is found using a conventional 3D-3D transformation computing algorithm. Keywords: Calibration k]camera k]extrinsic calibration k]laser range finder     

线结构光扫描传感器结构参数一体化标定

为了精确快捷地标定线结构光扫描传感器的结构参数,提出了一种线结构光扫描传感器结构参数一体化现场标定的新方法,建立了线结构光扫描传感器的数学模型,根据张正友摄像机标定思想结合L-M非线性优化算法能快速精确地完成摄像机内外参数的标定,在此基础上,引入辅助线激光,通过反复多次提取两激光交点完成对线结构光平面精确标定。文章还介绍了如何获取激光交点以及精确提取交点坐标的方法,通过设计相关实验验证了本文方法的可行性,使系统精度优于24μm,能满足实际测量要求。     

基于图像处理的服装商标剪切缝检测算法

目前国内对于服装商标的剪切主要采用手工方式进行，不仅生产效率低下，且成本较高。提出了一种利用垂直边缘检测确定剪切缝具体位置的算法，并基于特征提出距离滤波方法以消除剪切缝识别过程中的噪声干扰。实验结果表明该算法能对服装商标剪切缝进行精确识别定位，可应用于服装商标自动剪切系统。     

基于Haar算法的云穿衣系统研究

网购衣物已成为当前人们生活中一种非常普遍的消费方式。该项目借助计算机软件建立人体以及人脸的模型,利用Haar算法对采集到的相关数据进行匹配,匹配成功后,通过硬件发射激光测量出深度场,并结合光源方向、物体明暗情况及人体模型的匹配结果,综合处理后,确定人体的旋转角度;然后将旋转角度赋予衣服的模型,将此渲染获得的图像与采集到的图像叠加,通过显示屏,得到了穿上衣服的效果。通过网格平均采样的方式,获得图像中部分点的亮度,根据亮度判断物体明暗情况,并结合图像背景,判断出光源位置。云服务器则负责接收商户提交的关于衣服的数据(照片、尺寸等),建立衣服的3D模型,并输出一些有关衣服与人体适配的参数,提供给客户端进行下载。客户端需要结合参数合成衣服的动画并渲染模型以及合成。     

基于STC89C52单片机的智能晾衣架控制系统设计

针对传统的晾衣架控制系统无法实时感知环境信息、智能化程度低及可扩展性差等缺点,为了满足现代智能化生活需求,提高晾衣架控制系统的智能化水平,设计选用单片机STC89C52为中央控制器,利用湿度传感器、雨滴传感器以及光照传感器对自然环境中的湿度和光照强度等信息进行采集,通过单片机进行数据检测和处理,再经过电机驱动模块控制电机驱动电路实现晾衣架的打开和收回,同时,系统驱动信息显示模块将环境参数以及衣架状态等相关信息输出显示。多次试验测试结果表明:智能晾衣架控制系统能够准确地打开和收回衣架,并且显示衣架的实时状态信息和更新环境参数,具有实时性能好、智能化程度高、可扩展性强等特点,满足设计要求,具有一定的应用推广价值。     

基于用户自定义结构的电子档案管理系统设计与实现

在对事业单位档案管理业务进行分析的基础上,完成电子档案管理系统的设计与实现。提出一种电子档案管理系统的用户自定义结构的解决方案,并给出基于C#的具体实现。系统的自定义功能可以让用户自己量身定制。制定符合用户自身需求的电子档案结构,为用户提供丰富的数据录入和收集手段,系统不仅可以录入介质档案,而且能够将用户过去录入的档案条目自动转换入库。