基于单次成像的三维形貌拼接技术

针对大型物体的三维形貌测量,研究基于辅助靶标的三维形貌拼接技术,并在此基础上提出单摄像机单次成像求解转换矩阵的方法.该方法通过单摄像机单次成像,结合控制点的边长约束,求解出全局坐标系同局部测量坐标系的转换关系,进而将局部测量数据统一到全局坐标系下,实现拼接.此方法避免采用单摄像机多摄站测量时带来的繁琐操作以及产生的相关问题,大大提高拼接的速度,并且可以保证较高的精度.     

基于双拟合优化的聚焦深度三维形貌测量方法

聚焦深度法广泛地应用于小尺寸零构件的三维形貌测量。 针对聚焦评价曲线多存在噪声导致三维形貌测量的精度下降,且效率受图像序列数目和聚焦评价算法限制的难题,通过结合双拟合优化理论与聚焦单峰性评价指标提出了一种基于自适应权重的聚焦极值搜寻方法,并进一步基于三次多项式二次插值算法和多级中值混合滤波优化深度信息。 实验结果表明,方法对仿真图像数据的均方根误差(RMSE)较高斯拟合和多项式拟合分别降低了 19. 08% 、17. 32% , 对球栅阵列封装 (BGA) 图像中受噪声干扰较大的区域仍具三维分辨能力,同时对钻削刀具进行了测量,提出的方法在 50% 的图像序列数目和图像分辨下RMSE 仍降低了 77. 8% 、62. 6% ,有效减少了聚焦曲线噪声对测量结果影响的同时提升了三维测量的效率。     

基于双目视觉的工件尺寸在机三维测量

由于传统测量方法及仪器设备无法满足在机实时检测工件三维尺寸的要求,本文基于双目立体视觉视差原理,搭建了一套可在车间现场操作的在机测量工件三维尺寸的视觉系统。首先,介绍了改进的基于平面圆靶标的双目视觉测量系统标定方法。然后,用阈值分割算法从背景中识别出待测工件,采用Canny算子和多边形逼近法提取工件轮廓和轮廓关键特征点,并在极线约束的特征点匹配算法基础上,提出一种基于灰度相关的密集型精匹配算法,获得了工件边缘轮廓关键特征点云的三维坐标数据。最后,对匹配所得特征点云进行数据处理和特征拟合计算,得到了工件的关键尺寸。在车间数控机床上对有斜面及孔结构的工件进行了在机测量实验,结果显示,该系统检测精度达±1.3%以上。     

基于结构光辅助的网格候选点三维测量方法

光学三维测量技术是计算机视觉领域中最为活跃的研究主题之一.针对双目立体视觉三维测量方法中无纹理物体表面测量误差较大的问题,提出一种基于结构光投影辅助的网格候选点三维测量方法.设计灰度单调变化的锯齿波图案投射在被测场景中,有助于使三维网格候选点投影像点间的灰度差异最大化,依此提高系统的测量精度,实现了主动测量方法和被动测量方法的有效结合.通过3DS MAX和MATLAB软件平台下的仿真实验,验证了结构光辅助的网格候选点测量方法在计算精度上具有明显优势,且不会增加系统的复杂度,扩展了网格候选点三维测量方法的适用范围.     

深孔表面三维形貌测量与控制装置的研制

针对深孔表面三维形貌难于检测的问题，在传统的触针扫描技术的基础上，利用柱面激光-全息光栅传感器，设计出了独特的光栅信号采集处理电路，采用大小数细分与融合的方法，来进行表面微观轮廓信息的采集。由上位机通过PCI总线的多功能板卡及步进电机细分驱动器来进行触针轴向微位移量的高精度运行控制，较好地实现了对深孔表面三维形貌的测量。详细介绍了深孔内表面三维形貌的测量与控制装置的测量原理、软硬件设计及特点，并给出了实验结果。     

三维数字图像相关系统及其应用研究

利用双相机搭建了基于双目视觉测量技术的三维数字图像相关系统,并借助Visual Studio2010平台,实现了从图像采集到三维形貌、变形、应变计算的软件功能,通过10Cr17不锈钢的拉伸试验验证了系统的实际应用性能。结果显示,三维数字图像相关测量系统的应变测量精度与引伸计相当,并且可以获得更全面、直观的测量数据,是全场变形、应变测量的有效手段。     

一种基于相位法的彩色三维形貌测量方法

基于相位法的三维形貌测量。提出了一种建立被测物体彩色三维形貌的方法。该方法采用主动光源投射一组光强呈余弦变化的光栅。并由一台黑白CCD工业摄像机对被测物体拍摄从而实现三维形貌的重建;然后对被测物体进行三色光投射。同时黑白工业摄像机拍摄被测物体,通过对所得图片进行分析。实现被测物体的色彩恢复。实验结果表明,该方法能够快速准确的获得被测物体的彩色三维形貌,色彩度误差小,可有效解决黑白工业相机无法进行色彩捕捉这一问题。     

基于光度立体视觉三维重构算法的微观磨损形貌原位测量原理及方法

基于图像的表面微观磨损形貌分析在磨损机理及状态分析中具有重要的地位,三维显微成像技术的应用已经将二维磨损形貌图像分析拓展到更丰富的三维分析领域.然而,从设备维护及故障监测的角度,在机或原位测量显然比上述先进测量更具吸引力,并且复杂、昂贵的先进表面测量技术至今无法打破其在机或原位测量的壁垒.针对现场检测与三维分析的需求,...     

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。     

使用二维视觉测头实现三维测量的方法研究

提出了探针扫描和深度聚焦的两种方法,实现了使用二维视觉测头对Z向的测量。两种方法均基于自动聚焦原理。对采集到的图像去噪和聚焦曲线平滑后,使用峰值附近点进行高斯函数拟合,寻找准焦点。根据得到的XYZ向的数据实现三维重构。与接触式测量相比,本文方法Z向测量的最大偏差不到6μm。     

3-D Free-form Shape Measuring System Using Unconstrained Range Sensor

Three-dimensional(3-D) free-form shape measurement,a challenging task pursued by computer vision,is mainly characterized with single view acquisition and multiple view registration.Most of the conventional scanning systems are less flexibility and difficult to realize engineering applications for employing sequential registration tactic.To develop portable scanning system and engineering registration method overcoming problems of error accumulation and propagation is the research direction.In this paper,one 3-D free-form shape measuring system using unconstrained range sensor is designed.A quasi-active stereo binocular visual sensor embedded within a scanning mechanism is used as the range sensor.Error compensation is performed by residual amendment according to camera calibration lattice.Artificial control points are designed and adhered on object and one camera is introduced to shot these control points from different positions and orientations.Then ray bundle adjustment(BA) method is used to calculate the space coordinates of all the control points,so as to set up a global control net work.Registration can be completed by mapping at least 3 control points observed by range sensor in single view acquisition into the global control network.In this system,no calibration for laser plane is required and the motion of range sensor is completely free.The overlapping of neighboring region is unessential for registration.Therefore,the working range of the system can be easily extended.The measuring precision mainly depends on the quality of global control network.The sequential distances of coding control points are observed by electronic theodolites and then compared with those obtained according to BA result.Experimental results show that relative distance error of control points is no more than 0.2%.The proposed measuring system is portable,provides good capacity for global error control,and contributes to the engineering application of 3-D free-form shape measurement.     

磨粒三维测量的立体视觉方法

磨粒信息是评估接触表面摩擦学行为的主要依据。提出了一种基于普通光学显微镜的磨粒三维测量方法。该方法根据双目立体视觉的深度感知机理，利用光学显微镜模拟体视模式进行光学成像，并辅助相应的匹配方法和计算方法处理像对，来获取微粒的厚度尺寸，并根据高度分布重建了磨粒的表面形态。该方法有一定的实用性，开发了实际的测量系统，并给出了实验结果。     

基于位相检测的光学三维轮廓测量方法

三维轮廓测量是当前光学研究领域中非常活跃的一个技术分支,其中位相测量轮廓术(PMP)在求解中严格遵循物像共轭关系,具有较高的测量精度。DMD器件的出现,更推进了PMP技术的发展。本文重点讨论了位相测量轮廓术(PMP)测量中的典型问题,介绍了PMP的应用现状。     

基于新的系统数学模型的三维形貌测量法

提出新的测量系统数学模型,将投影仪投射光场视为由相位值唯一标识的光投射面的集合所形成的空间,将摄像机成像模型视为一种由成像点图像坐标确定的成像射线形成的集合,将被测点视为所对应的投射面与成像射线的交点。以此为理论基础,采用逆向求解法建立投影仪的数学模型,避免显示标定投影仪的复杂操作过程。将离心畸变与径向畸变分解为两个独立的过程顺序求解,再使用小孔成像模型建立消除畸变后的摄像机数学模型。采用平面靶标自由移动法采集足够多的标定数据,对标定靶的尺寸与位置要求不严,并且在不要求标定数据充满整个视场空间的情况下仍可获得完整的标定结果。本标定过程对系统位置无任何严格要求,同时摆脱对精密位移装置的需求,并有效地消除摄像机与投影仪镜头畸变所产生的标定误差。     

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。     

基于单目视觉的自由曲面三维坐标测量方法

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.     

基于OpenGL的双目摄像机的实时3D显示

文章阐述了3D显示的基本原理以及几种主流的3D显示实现方法,并介绍了在Visual C++6.0环境下,如何应用开放图形库——OpenGL实现双目立体视觉摄像机的立体显示。     

光切法测量中三维实体的重建

光切法是一种新型的三维表面轮廓的光电非接触测量方法，它主要有两个步骤：用ＣＣＤ获取物体表面的轮廓信息；重建三维实体。讨论了采用３ＤＡＰＩ实现三维重建的具体方法，并给出了实例。