基于立体视觉的大尺寸工业测量系统

针对工业制造领域普遍存在的大型物体全尺寸测量难题,提出并实现了一种基于立体视觉技术的便携式工业测量系统。该系统采用多个CCD视觉传感器,获取被测物体的多视图像序列,通过前方交会由二维像点坐标计算物体表面点的三维坐标。全局关键点测量由多目立体视觉系统完成,使用CCD相机从多个位置和方向拍摄物体,获得多目视差照片,由测量软件二维处理并完成三维重建。局部区域密集点云的测量由双目立体觉系统完成,左右两相机同步拍摄由投影机投向物体表面的编码条纹,测量软件自动进行立体匹配和三维重建后获得物体表面局部的密集点云。最后测量软件根据局部的关键点完成密集点云的坐标系转换。实验表明,该系统的测量精度达到0.1mm/3m,可以满足工业现场大尺寸测量对精度和效率的要求。     

金属断口表面定量测量与三维重建

利用图像处理和计算机立体视觉的研究成果,在微机上建立了一套扫描电镜立体对图像的自动处理和三维重建系统.利用SEM立体对重建原理和特点在系统中实现了一种基于特征约束的立体匹配方法,具有较高的匹配效率和精度,经检测,该系统所测得的表面最大相对深度值与实际值基本吻合,文中还应用该系统对一些典型的断裂表面进行了三维重建.     

大尺寸动态视觉测量系统的并行加速

由于现有以大数据量和计算量为基础的大尺寸动态视觉测量系统处理速度较慢,本文建立了一个高速大尺寸动态视觉测量系统,并对该系统涉及的特征点中心定位、编码点识别、相机定向等算法进行了并行化研究。首先,分析了在不同测量条件下各个主要算法的时间消耗情况及每个主要算法的并行性;然后,对常规的特征点中心定位和编码点识别算法做了介绍,分别提出了特征点中心并行快速定位和编码点并行快速识别算法,并详细说明了这两种并行快速算法的实现原理。最后,针对大量原子操作的问题,提出了线程束集体原子操作的优化方法。实验结果表明:在不损失定位精度和识别率的前提下,图像中包含300个点时的并行方案比串行方案的时间开销减少了42%,当点数达到20 000时,时间开销减少91%以上。实验显示提出的并行设计方案有效地提高了处理速度,解决了大尺寸动态视觉测量系统实时性差的问题。     

一种新型工业内窥系统的设计与实现

作为NDT技术的分支，内窥技术从创建开始就一直在工业探伤、质量控制、产品评估等领域发挥着重要的作用。针对传统内窥技术所存在的无法定量测量和检测可达性差等缺陷，这里介绍的系统将立体视觉技术、图像处理技术等先进技术与内窥技术相融合，从硬件和软件两方面入手，研制开发出一套新型的基于立体视觉的内窥图像分析系统，实现了图像显示、深度测量和三维重建等创新性的功能。系统对我国自行研制新型内窥技术，提高工业内窥探伤和故障检测的水平，有着积极的推进意义。     

基于双目视觉的地形三维重建

为克服传统接触式测量方法的缺点,更便捷更准确地获取地形信息,提出了基于双目视觉的地形三维重建方法。该方法对双目图像对进行了校正;并采用高效率高准确度的支撑点邻域扩展立体匹配算法获取空间点的三维信息;最后基于八叉树原理,采用曲率法精简点云,并结合改进的Delaunay三角剖分算法进行三角网格化,从而恢复地形三维模型。实验结果表明,采用本算法能够在1s内获得致密的视差图,将21841个点云精简到5463个(25%)仅用时0.7s,并且能在此基础上高效地完成三角网格剖分,实现崎岖地形的三维重建同时保留地形细节特     

三维尺寸视觉测量系统

视觉测量是采用摄像机作为传感器件,借助计算机强大的数据处理能力实现对物体(物点)空间位置的测量。较大规模的视觉测量系统一般由多个视觉传感器组成,以完成大空间范围内的测量,要解决的主要问题有视觉传感器的设计、传感器的局     

人工立体视觉仿真系统的建立和应用

为了对人工立体视觉中各个环节进行验证,提出了开发人工立体视觉仿真系统的思路.以开放图形库OpenGL为工具,架设虚拟相机,设置虚拟物体,拍摄虚拟图像,在虚拟的图像上采集数据,并根据数据的相关性进行虚拟物体重建,最后将重建物体与原始物体进行比较,验证整个系统或某测试模块的准确性.应用结果表明,该仿真平台可以用于立体视觉研究中的测试和模拟.     

基于双目立体视觉的手持式光笔三坐标测量系统

提出了一种基于双目立体视觉系统的手持式光笔三坐标测量系统.该系统的关键技术包含相机标定、光笔上粘贴的标志点标定和测头自标定技术.该系统的手持式光笔结构简单,对标志点和测头的结构分布没有特殊要求.实验结果表明,该系统实现了对物体的接触式测量,系统精度稳定可靠.     

基于机器视觉的高精度工业尺寸测量系统研究

针对工业中高精度三维尺寸的测量要求,提出并设计了一种基于棱镜与多个工业智能相机的三维尺寸测量系统,它主要由机架、相机支撑架、3个工业智能相机、带有标记点的工件定位座、棱镜、气缸、可编程控制器、工控机组成。3个工业智能相机、可编程控制器均与工控机相连,工控机负责整个系统的数据采集、处理、结果判断与存储。该测量系统自动化程度高、成本较低、测量速度快,测量精度可达士0．03mm,可部分取代三坐标测量机在工业高精度尺寸测量中的应用。     

基于运动恢复的双目视觉三维重建系统设计

对基于双目立体视觉的一种三维重建系统进行了改进和扩展。将视差细化处理环节引入现有系统,使原视差及相邻视差的匹配代价拟合为一条二次曲线,并为该曲线重新寻找更加精确的视差。进一步将运动恢复计算环节引入系统,通过估计当前视角的摄像机运动矩阵和以跟踪点和摄像机运动矩阵为参数构造能量函数,对能量函数进行优化来有效缩小误差,恢复出准确的运动矩阵。实验结果表明:新增的视差细化处理环节有效提升了重建点云的精度,使细化前后三维重建结果误差平均减少了16.3%,避免了片状点云现象;新增的运动恢复优化环节,能够精确地恢复摄像机的运动矩阵,优化后三维重建结果平均重投影误差减少了95.5%;重构后不同视角的点云之间不再孤立,重建模型整体拼接自然。     

基于机器视觉的散乱柱类零件抓取系统

针对散乱摆放的柱类零件抓取问题,提出一种基于圆柱拟合的散乱柱类零件识别抓取系统。首先,采用直通滤波,离群点去除和体素滤波降低密度采样对点云数据进行预处理,然后使用平面拟合算法去除载物台点云,接着使用区域增长算法将不同圆柱的点云分离,由于分割后的圆柱点云存在大量噪点,采用随机抽样一致法和最小二乘法相结合的方式去除噪点,拟合圆柱面,最后将点云重心向圆柱轴线投影,得到准确的柱体中心。实验证明该算法鲁棒性好,精度较高,适用于柱类零件抓取。     

一种新型的双目立体视觉测量方法的研究

提出了一种双目立体视觉测量方法,该方法将光条投射到被测物体表面,简化了匹配过程,提高了匹配速度和精度。同时,测量系统加入了平移和回转平台,实现对被测物体的回转扫描,解决双目立体视觉技术的遮挡问题。最后进行了测量实验,验证了本文提出的测量方法的正确性和有效性。     

水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究

针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。     

立体视觉与空间编码技术相结合的非接触三维曲面测量系统

介绍了立体视觉技术在三维型面非接触测量中的应用。将立体视觉与空间二进制编码技术相结合，针对大型或回转型工件，采用分区域测量拼接技术，得到完整的曲面数模，并开发了测量系统。介绍了系统主要功能，包括系统标定、空间编码、双目配准、空间坐标的反求、三维拼接以及曲面重构，对飞机蒙皮成形模具型面进行了分块测量和拼接试验，结果表明本系统工作可靠、测量精度高，验证了其实用性。     

立体视觉和三维激光系统的联合标定方法

双目立体视觉和三维激光扫描是移动机器人环境探测与建模的常见传感测量方法。为实现两个系统的数据融合应用,必须为二者的测量坐标系建立数学关系,即对其进行传感器之间的位姿联合标定。为此提出了一种基于三维特征点距离匹配的联合标定新方法,设计了一种镂空棋盘格作为标定板。使用双目立体相机提取棋盘格角点三维坐标信息,使用激光测距雷达扫描获取镂空区域中心点三维坐标,最终通过最小化两组特征点的理论与实际测量距离的平方差获取两传感器坐标系之间的旋转矩阵和平移向量。进行的联合标定测量实验结果表明了该方法的准确性和可靠性。     

高速立体视觉与机械运动异常动作三维检测

建立了高速立体视觉系统,实现了高速周期性机械运动的500帧/秒实时检测,可以对高速运动中瞬间发生的异常动作进行智能检测,并且自动保存该时刻的高帧率图像.为保证高速处理,提出了利用周期相位提取理论创建特征样本库的方法,建立了2套图像与特征样本空间;同时提出了双目高速视觉实时检测算法,可以在2 ms内同步完成双目相机的图像匹配、异常动作检测和自动录像功能.为计算异常动作的空间位置,利用双目立体视觉计算异物的三维运动轨迹.实验使用缝纫机的机械部分模拟约12 Hz的高速周期性机械运动,本系统可完成双目视觉的实时检测和三维轨迹追踪,结果证明了高速立体视觉系统和检测算法的有效性.     

基于坐标测量机的轴向立体视觉测量方法研究

为了解决双目立体视觉测量过程中图像匹配计算量大、算法复杂、误匹配率高的问题,提出了一种轴向立体视觉测量方法。该方法由单个摄像机沿坐标测量机轴向先后捕捉被测物表面,利用同轴摄像机外极线相互平行的特性进行同源相点的逐个匹配,并根据视差原理反求三维坐标。着重论述了该方法的原理、同源点匹配及具体实现过程,并通过实验进行了验证,测量了一个塑料盘的边缘并进行了重建。研究结果表明该方法能提高匹配效率,减小误匹配几率,实现快速高效的非接触式测量。     

应用灭点标定的立体视觉自由曲面三维重建

为了实现对自由曲面的三维空间数据的测量与重建,建立了立体视觉自动测量系统,并对该系统的非线性标定及立体图的匹配方法进行了研究.基于灭点理论法进行了系统的非线性标定,采用投射光斑法增加自由曲面的图像特征;提出了一种基于方向和距离约束的分片排列编码方法,对投影光斑进行排列编码.分别在左右图像上根据彩色点的位置关系自动确定一个初始匹配点和4个匹配方向,然后对其余点按照分片排列法进行自动排列编码.对石膏像的面部进行了三维测量和重构实验,实验结果表明:像物尺度比为0.08 mm/pixel时,空间点三维坐标测量的均方差为0.05 mm, 可以达到亚像素级测量精度;基于方向和距离约束的分片排列编码法,可以准确地进行投影点的编码, 并能够快速、有效地实现彩色图像特征点的全自动匹配.