一种散乱分层点云的有序化精简方法

针对激光扫描仪所得点云散乱分层的特点,提出一种有序化的精简方法。首先基 于已知标记点建立三维R-tree 和八叉树集成的空间索引,快速准确地获取局部点云数据,保证 良好的数据检索效率。然后根据局部点云数据的参考平面法向量信息,选取工件坐标系中的一 个坐标轴作为参数化的方向,对局部点云数据进行参数化并拟合二次曲面。最后对R-tree 叶节 点内的二次曲面进行有序化采样,使散乱分层的点云变为单层,得到整个型面的有序参考点集。 应用实例表明,该方法适用于大规模的、具有复杂几何特征且存在一定程度散乱分层的点云, 可以有效地提高数据点的整体精确度,且不会丢失点云的细节特征,具有较强的实用性。     

平面标定靶标标记点的圆心提取

基于圆形标记点的平面靶标被广泛应用于摄像机标定与视觉测量中。针对该平面靶标,为得到圆形标记点在像面上的圆心投影,提高摄像机的标定精度,本文提出了一种基于对偶二次曲线几何特性的圆心提取算法。该算法的核心是平面内一个标记点A像面投影二次曲线对应的对偶矩阵CA*,相对于平面内另外一个标记点B的对偶矩阵CB*的一个广义特征向量,穿过这两个标记点的圆心投影。因此,在获取标记点亚像素级边缘点,拟合椭圆得到椭圆二次曲线方程后,通过任意两个标记点的对偶矩阵,均可得到一条穿过这两个圆心投影的向量。经过同一个圆心投影的多个向量叉乘标准化后的结果就是该标记点的圆心投影。为测试本文方法提取圆心像点的精度,本文在像面与靶标平面夹角40°的姿态下,对直径为90mm的超大标记点提取圆心投影,圆心投影误差为0.1～1pixel。并以此方法得到的圆心投影对手持式扫描仪进行摄像机标定,进而对已知坐标的平面靶标及3D工件上的标记点进行扫描,最大误差不超过0.2mm。通过实验证明了本文提取的圆心投影比采用椭圆圆心的精度高,而且提高了摄像机的标定精度。     

自由曲线曲面测量中的测点布置与准确度

分析比较了自由曲线曲面测量中三种测点布置方法的Ｂ样条拟合准确度,得出在测点数相同的情况下按等弦此近似关系和高布置测点拟合准确度最高。在此基础上分析了曲线的拟合误差与弦高的近似关系和得出的结论,以便根据此近似关系和给定拟合误差按等弦高进行测量。该方法也适用于自由曲面的测量与曲面重构。     

DELTA并联机器人应用于实践教学的探索

本文简要介绍中国海洋大学工程学院自动化及测控系在机器人教学和竞赛组织方面的基本情况,针对性地提出将DELTA并联机器人应用于实践教学,并详细介绍实验系统的软硬件结构、实验项目和内容,设计实验的运行机制。     

双目立体标定的姿态选择分析

针对基于二维平面靶标的双目标定问题,为提高标定稳定性及标定精度,从单应性矩阵的角度分析了标定姿态的选择对标定结果的影响,提出对标定姿态进行规避的三个性质。三个性质分别指出,避免出现只平移靶标及在靶标平面内旋转靶标的姿态,尽量避免靶标平面与图像成像面平行的姿态。在此基础上,提出了一种五姿态集标定方法。实验结果表明,三个性质应用价值高,有利于保证标定精度;当每个姿态集下拍摄不少于三对图像时,五姿态集标定法能达到较高的标定稳定性与标定精度。     

环状编码标记点的高效提取与鲁棒识别算法

针对当前环状编码标记点(CCT,circular coded target)的提取与识别算法效率、识别率较低的问题,提出了一种高效提取与鲁棒识别算法。介绍了编码标记点的特征及编码方式,采用提出的六点法获取目标点近似成像中心、边缘检测和椭圆拟合及边缘筛选,实现CCT的提取;根据CCT的仿射变换不变性提出的等分椭圆内切圆法,实现CCT的识别。对提出的算法进行了实验验证,结果表明,提取算法可有效剔除干扰且运行快速,效率高;椭圆拟合最大偏差与平均偏差分别小于0.06pixel和0.03pixel,精度高;识别算法在各种恶劣条件下均能得到正确结果,鲁棒性强;在复杂背景下,全局漏识别率、误识别率及平均运行时间分别为4.34%、0.47%和7.22ms,相对于其他识别算法,综合性能最优。     

平面标定靶标标记点的圆心提取算法

基于圆形标记点的平面靶标被广泛应用于摄像机标定与视觉测量中。针对该平面靶标,为得到圆形标记点在像面上的圆心投影,提高摄像机的标定精度,本文提出了一种基于对偶二次曲线几何特性的圆心提取算法。该算法的核心是平面内一个标记点A像面投影二次曲线对应的对偶矩阵,相对于平面内另外一个标记点B的对偶矩阵的一个广义特征向量,穿过这两个标记点的圆心投影。因此,在获取标记点亚像素级边缘点,拟合椭圆得到椭圆二次曲线方程后,通过任意两个标记点的对偶矩阵,均可得到一条穿过这两个圆心投影的向量。经过同一个圆心投影的多个向量叉乘标准化后的结果就是该标记点的圆心投影。 为测试本文方法提取圆心像点的精度,本文在像面与靶标平面夹角40°的姿态下,对直径为90mm的超大标记点提取圆心投影,圆心投影误差为0.1~1pixel。并以此方法得到的圆心投影对手持式扫描仪进行摄像机标定,进而对已知坐标的平面靶标及3D工件上的标记点进行扫描,最大误差不超过0.2mm。通过对比,本文提取的圆心投影比采用椭圆圆心的精度高,而且提高了摄像机的标定精度。     

基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

基于双目立体视觉的光笔式三坐标测量系统

提出了一种基于双目立体视觉系统的光笔式三坐标测量系统。该系统基于接触式测量方式,以带点光源的光笔作为接触测量工具。首先,对摄像机进行了高精度的标定,建立了双目立体视觉系统模型;其次,通过左右摄像机拍摄的二维图像,将两幅图像中的点进行匹配,获得光笔上的LED光斑中心三维坐标;然后,由一系列LED光斑中心的三维坐标拟合直线,从直线上得到笔尖的三维坐标。实验结果表明,该方法实现了对物体的接触式测量,具有结构简单、成本低的优点,并且具有较高的精度。     

基于点坐标测量的自由曲面非接触测量方法

提出了一种基于点坐标测量的自由曲面的非接触测量方法,介绍了测量系统的组成及工作原理,给出了系统的标定方法,并将该方法的主要特性和其他同类测量方法进行了对比,给出了测量样板曲面的实例。