线结构光条纹中心的全分辨率精确提取

激光条纹中心的提取是线结构光坐标测量系统的关键技术之一,本文对条纹中心的高分辨率精确提取进行了研究.首先,基于阈值法全分辨率提取条纹初值中心;然后,在条纹初值中心域应用灰度梯度与Bazen方法计算条纹法向,最后在法线方向精确获取光条纹能量中心.采用分辨率为768×576的相机,应用V形检测块进行对比实验,结果表明:提取的中心点分辨率为1 086点,比传统方法增加了42.5%,且无冗余点;中心点到由中心点拟合的直线的平均距离最小,分别为0.294与0.306 7 pixel;条纹法向计算精确,计算时间为75.8 ms.该方法避免了被测体表面曲率变化大、提取中心密度小等问题,提取的精度与鲁棒性高,满足在线精确测量要求.     

一种多结构光条纹亚像素中心提取方法

在使用结构光方法进行工件或物体的三维信息快速测量中,需要对工件或物体投射多条结构光条纹,快速准确地提取各投射光条的中心是实现精确检测的关键问题之一。文中提出了一种多结构光条纹亚像素中心提取方法,首先扫描整个图像确定光条数目;接着提取各光条的边缘坐标信息;最后利用高斯拟合求取各光线条纹的亚像素中心。实验表明,该方法能有效识别多结构光条纹并提取其亚像素中心。     

连铸坯三维测量多线结构光的中心条纹快速提取

在利用多线结构光系统对大尺度连铸坯进行三维测量的过程中,线结构光中心条纹的提取精度是影响三维测量精度的重要因素。提出了一种对传统灰度质心方法进行优化的多线结构光中心条纹提取方法。对连铸坯表面激光横截面不满足高斯分布的线结构光条纹,利用图像背景差分的方式去除环境噪声,并根据线结构光条纹与背景间的灰度变化信息确定线结构光的边界,同时提取线结构光的感兴趣区域。根据光条在梯度方向上的灰度积分比例计算灰度质心法的自适应灰度阈值,利用灰度质心方法处理感兴趣区域提取出光条中心点,最后结合附近半径为5个像素的邻域内所定位的中心点进行质心重提取,获得连铸坯表面光条的亚像素中心坐标。现场测量结果表明：对反射特性不均匀的连铸坯表面的激光条纹光条中心进行提取,最终连铸坯边缘轨迹点的三维测量结果标准偏差在2 mm以内,该方法具有精度高、速度快、鲁棒性强的特点。     

金属表面 LED 线结构光条纹图像增强方法

为避免线结构光测量中的干涉散斑噪声的影响,提出采用相干性低的 LED 光源的线结构光测量法,并搭建了测量系统。通过分析该方法在测量金属工件表面的条纹图像特点,提出了采用基于拉普拉斯金字塔的曝光图像融合方法来增强条纹图像质量。实验室环境图像的融合实验验证了该图像增强方法的可行性。最后完成了条纹图像的增强实验,结果表明,经 2 幅曝光图像融合后的条纹图的质量得到了提高,光条区的光强分布均匀,不存在明显的信息缺失区。     

基于线结构光和运动平台的三维重构方法

为了恢复物体三维形貌,提出了一种摄像机不动、被测物体在运动X-Y平台上运动的扫描运动平台和方法。通过圆形点阵标靶确定测量系统的内参和外参,采用兴趣区(ROI)图像采集方式精确定位要重构的表面,减少野点误差。试验结果表明,采用这种方法能够有效地对物体进行三维重建。     

线结构光多分辨率测量系统数据拼接方法

针对航空发动机叶片等复杂型面物体轮廓检测问题,应用多线结构光及多图像传感器,设计了可以实现被测对象整体轮廓及局部细节同时测量的多分辨率测量系统。提出一种基于二元经验模式分解的不同精度测量数据的拼接方法,利用二元经验模式分解方法将空间点集数据分解成一系列旋转信号分量,然后借助复小波变换对各旋转信号分量进行平滑处理,最后利用平滑后的旋转信号分量重构形成数据拼接曲线。实验结果表明,所提出的数据拼接方法可以从不同精度的复合信号中提取表征空间数据点集均值或趋势的光滑曲线,实现线结构光多分辨测量系统数据的高精度拼接,使测量系统在100 mm×100 mm测量范围内精度达到0.02 mm,达到了叶片工业现场的测量要求。     

可变环境光照条件下的结构光条纹检测

线结构光条纹在复杂光照条件下的快速检测是线结构光测量可以实际用于工业现场环境的一个关键技术.针对工业现场环境中光照变化范围大的特点,研究了结构光条纹中心的快速检测方法.首先基于结构光条纹的几何特性自动获取包含结构光条纹的感兴趣区域;然后采用嵌入置信度的边缘检测方法在感兴趣区域内检测结构光条纹边缘;在此基础上,利用结构光条纹边缘反向平行的特性,自动提取结构光条纹中心点;通过对条纹中心点进行直线跟踪得到表示结构光条纹直线段;最终基于直线段确定结构光条纹与被测件的交点以实现自动测量.工业现场采集的结构光条纹图像检测结果表明,该方法可以快速检测不同光照环境下的线结构光条纹中心以及条纹与被测钢板的交点.系统经标定后,实验结果表明在钢板长度变化范围为8～14 m的情况下,基于该条纹中心检测方法的自动测量结果与人工测量结果的标准偏差为3.6mm.该方法实现了工业现场环境下的实时测量,测量精度满足实用要求.     

一种快速结构光条纹中心亚像素精度提取方法

本文将大模板高斯卷积的递归实现引入到结构光条纹中心提取中,提出了一种基于Hessian矩阵的亚像素精度结构光条纹中心提取的改进算法.利用高斯卷积递归实现获得光条纹各点的Hessian矩阵,以便确定光条纹各点的法线方向,然后在法线方向利用泰勒级数展开求得光条纹中心的亚像素位置.实验表明,该算法具有精度高、鲁棒性强等特点,提出的算法递归实现方法大大减小了算法的运算量,实现了结构光条纹中心线的快速高精度提取,为结构光视觉检测的实时应用奠定了基础.     

一种基于线结构光的表面形貌测量方法

本文介绍了一种非接触测量方法,通过建立线结构光测量解析几何模型和视觉透视投影模型对该方法进行分析,确立实际物点与探测像点的数值关系,并搭建应用平台进行实际测量试验,取得了理想的效果。     

基于遗传算法的结构光条纹中心检测方法

为提高结构光三维信息获取系统的精度,提出了一种激光条纹中心检测算法.该算法基于遗传算法并具有优化图像阈值选取的性能,可以很好地分割激光条纹.利用图像处理和方向模板的方法,在激光条纹的基础上进一步提取激光中心线.实验表明在合理选择遗传算法的交叉率和变异率的情况下,能够准确有效地获取结构光条纹中心,满足系统精度的要求.     

基于3D技术的货车车体图像检测应用研究

针对货运列车在神华铁路日常的运营过程中,车辆车体受外界及自身磨耗等因素的影响,而造成车体破损、车体仓门缝隙过大,甚至出现严重破损等故障。而故障诊断是实现铁路科学维修决策的重要依据。本文提出了一种利用3D图像检测技术,进行货车车体故障数据处理和诊断的方法。引入主流成像技术,提出一种采用三维图像采集方式,用于覆盖车体整个侧部表明图像的拍摄。进行了车体数据采集、3D深度数据分析、数据测试,并通过实验验证了方法的有效性。     

彩色相移结构光的编解码研究

基于彩色结构光的三维测量技术是广泛使用的三维复杂曲面非接触式测量技术之一。文章首先选取色度空间中差异最大的6种颜色进行编码组成彩色条纹,且任意相邻的3个条纹的颜色排列顺序唯一。其次为了避免相邻彩色条纹之间的串扰,动态插入黑色条纹并通过相移对分辨率的下降进行补偿,即在时间上再进行编码,以补偿空间编码时造成的分辨率下降。实验结果和比较表明,所提出的方法易于解码,在实时性要求不高的场合可以取得非常好的效果。     

基于圆结构光的内表面三维视觉检测模型

首先介绍基于圆结构光的内表面三维视觉检测原理 ,并针对微小型构件内表面 ,提出了基于圆结构光的内表面三维视觉检测方案。在此基础上 ,采用摄像机针孔成像模型和坐标变换 ,建立了圆结构光三维视觉检测通用模型及简化模型 ,并对检测模型结构参数进行了优化和仿真研究。最后基于 5～ 15 mm的内表面三维形貌检测 ,获得了分辨力为 3μm的理论分析结果     

格雷码与相移结合的结构光三维测量技术

提出一种应用于结构光三维测量系统投射角求取的格雷码与相移结合的编码、解码方法。该方法首先利用相移图案,确保采样点的相位在（π,-π]范围内周期变化,再将该相位与采样点对应的格雷码结合得到绝对相位,最后将绝对相位在相位空间中的位置线性映射到投射角空间,对其进行连续划分,从而确定采样点的投射角,最后依据三角法原理实现三维测量。本文具体介绍了编码、解码原理,分析了解码过程中格雷码和相移周期错位问题,并通过判断相邻像素点的格雷码值增加和相位突变是否一致进行了调整,给出了3dsMAX和MATLAB环境下的仿真重构实验结果。     

网条结构光三维视觉检测标定方法研究

本文在广义坐标系中采用投影透视变换理论建立了网条结构光三维视觉检测模型。     

大尺度钢板的三维测量和拼接

提出了基于投影的三维测量拼接方法,用于测量大尺度钢板表面的三维形状。首先,利用光学扫描仪、背景投影仪两种装置实现大尺度钢板的三维测量。其中,三维光学扫描仪负责测量大尺度钢板不同部分的三维数据,背景投影仪用于向被测钢板投射背景纹理;然后,利用基于随机抽样一致性算法（RANSAC）的拼接算法,将不同时刻测量的局部三维数据进行拼接,得到完整的钢板三维数据;最后,提出了一种拼接误差的评价方式来检验拼接精度。实验结果表明：所提方法的单次拼接精度为0.5mm左右;测量一个7.5m长的钢板,其累计拼接误差为2mm左右。得到的结果基本满足船舶外板加工的精度要求,具有较高的实用价值。     

基于线结构光单平面标定的 3D 成像方法研究

针对现有线结构光3D成像系统标定步骤繁琐、标定鲁棒性低等问题,本文提出了基于线结构光单平面标定的3D成像方法,实现高精度、高鲁棒性的3D成像。该3D成像方法通过构建结构光平面到成像面的单平面映射模型简化了三维空间的标定步骤,提高了系统的鲁棒性。该模型基于棋盘格图像内角点坐标作为线结构光平面标定计算控制点,提高了标定控制点个数和降低了标定的偶然误差;该模型无需进行成像系统内外参矩阵估计,精简了标定中间步骤;该模型无需计算线结构光图像光条中心点,避免了图像算法误差对标定结果的影响。实验结果表明,该3D成像方法标定步骤简单,标定控制点多、鲁棒性高,标定平均距离残差0.158 mm,单点的重复性测量精度优于±1μm。     

热态锻件结构光三维测量技术

介绍了结合计算机视觉、结构光光栅投影、移相测量原理的热态锻件结构光三维测量技术,该测量技术采用数字滤色技术解决热态工件本身发光干扰的难点,实现热态工件的三维非接触测量。实验设备可以一次测量1000mm×800mm左右的面积,测量时间仅5s,测量点距1mm左右,并可以达到0·25mm的精度,这不仅能在车间就近对工件进行高温测量,而且为在线测量的研究提供了技术基础。