一种基于超声传感器的三维坐标测量方法

提出一种基于超声传感器的低成本三维测量方法.该方法采用一个超声波发射端和多个超声波接收端的组合,通过超声测距原理获得发射端到多个接收端的距离,从而计算超声波接收端的空间三维位置;在超声波三维测量方法的基础上,推导了基于最小二乘法的三维位置反演算法,搭建了基于FPGA的测量硬件系统并进行了实验研究.实验结果表明:坐标估计的绝对误差小于20 mm,重复性较好,测量精度有进一步提高的空间.     

非接触式人体三维测量系统的研究

针对传统的接触式测量方法效率低,测量结果抽象、不准确,不能通过图像的方式形象表达等不足,研制了一种低成本、高效率、快速获取三维人体数据的非接触式测量系统;该系统是根据投影栅相位法基本原理,采用具有一定特性的结构光进行照射,通过分析相位值获得被测物体的高度信息;文章从理论和实践两方面进行了深入研究,研制了由计算机、投影仪、摄像头、图像采集卡、工作台等组成的三维人体测量系统,有效地提高了人体的测量精度和测量速度.     

基于点云配准的人脸三维尺寸测量

接触式人脸三维尺寸测量易损坏表面特征,依赖于特征点标定,常含冗余信息.针对该问题,提出一种基于结构光与多视图图像点云配准的非接触式人脸三维尺寸测量方法.首先利用改进的迭代最近点算法建立转换函数,求出尺度因子、旋转矩阵和平移向量;然后基于模糊C均值算法对人脸面部进行聚类分割以获得候选区域;针对人脸表面离散点云不平整问题,...     

基于嵌入式图像识别技术的空间小位移测量

监测GIS(Gas Insulated Switchgear)组合电器母线舱空间位置状态变化情况是保证GIS组合电器系统安全稳定运行的重要环节。针对户外GIS组合电器母线舱空间位移形变工况监测存在的问题,并基于单目视觉测距方法,提出一种基于嵌入式系统的空间小位移测量方法。设计了两种视觉识别标识,简化了识别过程。通过对摄像头采集的图像进行处理,使用视觉标识获取被测对象的空间小位移,实现对GIS母线舱三维空间位移的非接触式测量。该技术可避免复杂的摄像头系统标定和大量的比对计算,在空间小位移测量应用中有一定的参考价值。     

面向Kinect RGB-D图像的目标尺寸测量方法

利用图像测量物体尺寸是一种非接触式测量方法。利用微软公司的Kinect相机能获取RGB-D图像的特点,完成了一种非接触式测量方法。并对Kinect相机的测量深度图误差进行了大量实际测量实验得出相关结论,针对Kinect的深度图特点,建立了非接触式测量的相机几何模型,并标定出几何模型的参数,利用所得的参数实际测量、验证并分析了系统的误差,完成了Kinect相机非接触式测量的方法,实现非接触式测量误差约为1mm。     

基于PSD传感器的炸点三维坐标测量方法研究

针对野外炸点空间三维坐标测量的问题,提出了基于二维PSD位置传感器的炸点位置测量方法,构建了基于二维PSD位置传感器的炸点三维坐标测量系统;基于双目视觉原理建立了炸点空间三维坐标测量数学模型;研究了被动探测系统在野外远距离下的标定技术;通过系统误差分解传递,分析了各参数的误差;在Matlab中分别绘制了炸点位置坐标三个维度的误差分布图,并分析了测量系统误差随炸点实际位置变化的分布情况。根据误差分布图得到了在理论100m测试距离下X坐标最大测量误差约为0.292 m~0.303 m,Y坐标最大测量误差约为0.251 m~0.371 m,Z坐标最大测量误差0.270 m~0.336 m。最后通过静爆实验对测量方法正确性、被动探测系统标定技术可行性和测量系统功能性进行了验证,结果表明测量系统响应速度快且功能正常,被动探测系统标定技术具备可行性且操作方便,可适用于野外炸点位置的快速测量。     

非接触式激光测量系统平台的搭建与实现

零件三维逆向工程对当今的机械制造业具有重大意义,其中,三维表面数据测量是三维模型重建的前提,即是逆向工程的关键步骤之一.而非接触式激光测量技术是今后逆向工程中三维表面数据获取的发展趋势.基于光学三角法测量原理.本文设计了一种非接触式激光测量系统平台,包括主要硬件的选取、硬件系统搭建和VC 软件系统设计.通过一个凹槽零件的实验测量.得到了零件的形状数据,验证了该测量系统的可行性.     

PSD的光电响应特征及其在杨氏模量测量中的应用

针对目前大学教学中较为广泛应用的材料杨氏弹性模量测量方法和测量结果准确性方面存在的问题,对位置敏感探测器(PSD)的光电响应特性进行了系统的分析与研究,并利用此响应特征,基于杨氏弹性模量静态测量方法与原理,设计了两次复式光放大的新型传感方式,应用PSD作为微量位移测量的传感器,在小空间内实现了微测量放大的作用,使杨氏弹性模量测量结果的精度提高了1个数量级。     

随动接触式三维信息输入系统的研究

本文提出一种接触式三维数字化测量仪,用以弥补非接触式激光三维数字化测量仪无 法测量光亮物体表面的局限性．本文介绍了其测量原理及系统组成,对系统建立了运动学模 型,最后详细介绍了测量方法及过程．     

低照度环境下采煤机摇臂角度测量方法

针对采煤机摇臂角度接触式测量方法在矿井复杂环境下应用存在磨损严重、故障率高等问题,提出一种低照度环境下采煤机摇臂角度测量方法,该方法将图像增强算法与单目视觉相结合,对采煤机摇臂角度进行非接触式测量。采用基于导向滤波的多尺度Retinex图像增强算法得到增强图像,对增强图像进行ROI提取、边缘检测、累计概率霍夫变换,求解出摄像机空间角度,由已标定的CCD摄像机进行坐标转换后输出真实角度。实验结果表明,该采煤机摇臂角度测量方法速度快,在对比度提升、噪声消除、细节增强方面表现较好,且测量准确,误差小于0.1°。     

结构光与双目视觉相结合的三维测量

在三维测量技术中,传统的双目立体视觉方法计算量大,对没有明显特征的图像,匹配精度较低。本文将基于结构光的三维测量技术与双目成像技术相结合,解决了特征点搜索的困难,提高了测量的精度。与传统结构光成像技术相比,采用常规的双相机立体标定,不需要进行投影仪标定,降低了系统的复杂性,提升了系统的可操作性和灵活性。最后,运用该技术进行三维测量实验,测量结果表明了该技术的可行性。     

一种无标记点三维点云自动拼接技术

基于相位投影和双目的三维光学测量系统已经广泛应用于各领域.受投影光测量系统单次测量范围大小的限制,对大型物体的测量需要在表面粘贴圆形标记点进行多次拼接的缺点,探讨一种基于SIFT的无标记点自动拼接技术.该技术采用SIFT方法获取两次测量的特征点,其次结合RANSAC求出图像特征点的匹配关系,再根据立体匹配中图像特征点与三维点云之间的对应关系,将二维特征点的对应关系映射到三维点云的对应关系上,最后由SVD奇异值分解算法求得旋转和平移矩阵实现拼接.实验证明:该方法可以避免在被测量对象上粘贴标记点,能够快速准确地实现自动拼接.     

基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

三维人脸数据的获取及人脸特征自动定位

介绍了一种快速获取人脸三维面貌数据的结构光相移测量技术,并利用这种高速的相移技术在获取三维面貌数据的同时获得人脸纹理背景图像,结合二维人脸图像中的人脸特征识别手段,应用到三维人脸图像中,可以让计算机自动提取人脸图像的主要特征点.首先介绍了高速相移技术的基本原理,介绍了二维人脸图像中的积分投影方法来求取人脸轮廓粗略位置的方法,接着介绍了将二维图像做纹理映射到三维数据里面的方法,结合三维高度信息的曲线分析、曲率判断等,快速的提取出了人脸的三维特征.经实验验证,此方法对于三维人脸特征的自动定位有很高的准确性和通用性.     

基于双目视觉的三维测量技术研究

本文对基于双目视觉的三维测量技术研究进行了深入挖掘,主要包括摄像机模型、双目相机的标定、图像校正、立体匹配等。同时借鉴机器学习的分类思想,将角点提取转化为二分类问题,利用随机森林算法来实现角点提取,再利用随机森林的预测结果来实现亚像素级角点提取。该方法相对于传统三维测量中的角点提取算法具有更好的自动化性能,能避免角点集群现象,能实现较高精度的亚像素级角点提取,获得更高精度的二维像素坐标。从而利用高精度的二维像素坐标来获得点的三维世界坐标,这也是基于双目视觉的三维测量技术的基础与核心。     

基于双目立体视觉的煤体积测量

给出一种双目立体视觉结合SURF（Speeded Up Robust Features）算法的小型煤堆的体积测量方法,首先,简要介绍了双目视觉的原理和基于SURF算法的立体匹配,其次,给出了煤堆的三维重建和体积计算方法,讨论了影响计算精度的主要因素及解决方法,实现了煤堆体积的非接触测量,最后,实验结果证明了该方法具有可行性,有一定的实用价值.     

Freight train gauge-exceeding detection based on three-dimensional stereo vision measurement

We present a method for freight train gauge-exceeding detection based on three-dimensional (3D) stereo vision measurement. To reach high measurement accuracy under large-scale situation, the factors which influence the 3D measurement error are analyzed in detail. Algorithm to accurately extract the laser stripe feature projected by the measurement system is described. With the obtained stripe features, the 3D structure of the freight train can be reconstructed with nonlinear optimization procedure. Specially designed targets are used to identify the global coordinate system for gauge-exceeding detection. A prototype has been developed and the reliability and accuracy have been demonstrated by external field experiment.     

点阵测头成像视觉坐标测量系统的研究

柔性三维坐标测量在工业现场测量有较多应用.分析多目标点透视成像原理的基础上,提出了点阵测头成像视觉坐标测量的概念,给出系统完整的三种数学模型及求解方法.设计了一种实用测头,基于单台面阵CCD摄像机实现由三种类型测头组成的视觉测量样机.在距离摄像机1 000 mm,样机进行实际测量,并与三坐标测量机的检测结果进行比对.测试结果表明在摄像机成像面平行的两个方向的测量精度高于摄像机轴向测量精度.     

超声在机测厚接触力控制方法研究

针对接触式超声在机自动测厚中可靠接触难题,提出了超声探头与被测工件之间接触力控制方法,制定了基于接触力实时反馈的闭环控制策略,建立法向接触力计算模型,设计了接触力调控量向机床位移校正量转化的阻抗模型与接触力滑模变结构控制器,在Simulink环境下对控制模型进行了数值仿真,验证了算法有效性,可实现超声在机测厚中恒定接触力精确跟踪控制。在所研制的测量系统中进行了测量实验,结果表明超声在机扫描测厚接触力控制误差在4N以内,实现了超声在机自动扫描测量过程中的接触状态保持,保证超声传感器输出信号稳定,测厚误差明显减小。