立体视觉三维测量系统中的数据获取技术

提出了一种快速获得物体精确三维数据的新方法。该方法把三维视觉中的主动式与被动式数字化技术相结合，以立体视觉为原理，辅助以主动式密集结构投影光，有效地解决了立体测量的对应点匹配问题。主要针对该系统中的从图像数据获取技术，结合图像后续细化即实现图像目标边缘像素层层剥离的目的，提出采用基于图像目标边缘信息的小波边缘分析自动阈值法进行图像二值化，为本测量系统由二维到三维的快速数据转化的完全实现提供了坚实的基础。     

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     

双目立体视觉测量系统的标定

考虑传统的自标定方法虽然无需场景信息即可实现摄像机标定,但是标定精度较低,故本文提出了一种新的大视场双目视觉测量系统自标定方法。该方法无需高精度标定板或者标定物,仅需利用空间中常见的平行线和垂直线建立摄像机参数与特征线间的约束方程,即可实现摄像机的内参数与旋转矩阵标定;同时利用空间中距离已知的3个空间点即可线性标定两摄像机间的平移向量。通过标定实验对本文提出的方法进行了验证。结果表明:该方法标定精度能够达到0.51%,可以较高精度地标定双目测量系统。由于避免了大视场测量系统标定中大型标定物制造困难,以及摄像机自标定过程中算法冗杂,标定精度不高等问题,该方法操作简便,精度较好,适用于大视场双目测量系统的在线标定。     

立体视觉测量系统的三维空间重构

】三维空间重构是立体视觉测量系统工作过程中十分重要的一部分。在本文所提出的三维空间重构方法中,摄象机模型所含参数的物理意义明确,考虑了镜头的畸变,算法简单,计算量小。实验证明：这种三维空间重构方法是可行的。     

基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统

针对含有遮挡区域、深孔及凹槽等特征的多面体或回转体物体,设计了一套基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统,并阐述该套测量系统的结构组成和基本工作原理。首先,基于近景摄影测量技术建立立体定向靶标的6个单元模型,计算靶标各侧面角点在各自单元模型内的坐标,再通过单元模型的链接和光束平差,获取全部角点的精确全局坐标,并将其作为立体定向靶标的全局控制点。然后,设计了利用共面角点辅助定位的探针,仍基于近景摄影测量技术解算出角点和测头在探针坐标系中的精确坐标。最后,利用共面的棋盘格角点与其像平面之间的单应性矩阵,推导全局坐标系、探针坐标系各自与相机坐标系的位姿关系,进而求得探针测头的全局坐标。以量块（量棒）的标准长度作为评价指标,在2m×1.5m的视场范围内测量精度优于0.1mm。测量实验表明,多视场三维视觉测量系统用于具有回转体结构特征的水壶测量,能够获取水壶表面全部区域的点云数据。     

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。     

计算机微视觉的三维显微测试及构形系统的研究

微结构三维显微测量是研究微加工工艺和微尺度结构特性的主要测试手段.一种基于计算机微视觉的方法被提出用来对三维微结构进行显微测量.对微结构测试及构形系统的基本原理进行了研究,构建了微结构测试及构形系统的硬件和软件平台.从而实现了在光学显微镜下对微结构的三维观测[0].通过运用微结构测试及构形系统的硬件平台实现了对微结构高分辨率的观察测量、三维精确运动控制以及水平与竖直方向的精确制动.通过软件平台完成了对微结构的三维重构.课题利用微结构测试及构形系统对微结构进行了测试及重构.通过实验,证明了理论研究和系统的可行性,该研究在微结构的测试方面具有较大的理论意义和实用价值.     

用于在线测量的视觉检测系统

本文提出了视觉检测概念，建立了用于三维尺寸测量的视觉检测系统。系统使用了两种不同类的视觉传感器，以完成空间不同点三维坐标值的测量。将该系统用于一汽Ａｕｄｉ－１００轿车白车身左侧围的测量，取得了令人满意的结果，与坐标测量机的测量结果进行比较，两者具有较好的一致性。     

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。     

实时显微立体成像系统中闪烁问题的分析和解决

实时显微立体成像系统是微操作系统的视觉传感器和观测器,实时立体成像中存在的闪烁现象是影响立体效果的主要因素之一。本文分析了产生闪烁的原因,简要介绍了当前解决闪烁问题的几种方法,提出了立体视觉多缓冲自适应刷新图像方法,在实际应用中成功地解决了闪烁问题。     

用立体视觉测量多自由度机械装置姿态的研究

提出一种立体视觉测量多自由度机械装置姿态的方法。方法的摄像中所含的参数物理意义明显,考虑了镜头的畸变,并运用最小二乘法拟合这些参数。实验结果表明,这种测量方法具有较高的精度。     

基于功能特性的MEMS表面结构三维测量评定探索

MEMS表面结构质量对其功能特性具有重要的影响,本文专门探索研究了MEMS表面结构三维测量评定,主要分析了其表面结构质量对其功能特性影响,并举例进行了分析;提出了基于功能特性的MEMS表面结构三维测量评定综合参数、测量评定流程方案.     

微操作系统的实时显微立体成像研究

介绍了立体成像的研究现状和工作原理；根据时分立体成像原理，提出了双缓冲快速刷新图像的方法，研制出微操作系统的显微立体成像单元；采用体视显微镜、CCD摄像机和图像采集卡，在Windows 98操作环境下开发了显微立体成像软件模块，解决了时分立体成像中普遍存在的闪烁问题，实现了具有一定实用价值的实时显微立体成像单元。     

MEMS三维动态测试系统的同步控制方法

为使M EM S(m icro e lectro m echan ica l system)三维静动态测试自动可靠地进行,基于测试系统的测量原理及其精确同步控制要求,提出了相应的计算机同步控制方法。详细讨论了同步控制的设计实现及关键技术。通过对压力传感器膜和硅微陀螺仪的静动态测试,验证了同步控制的准确性和可靠性。     

一种从器件三维实体到工艺版图的MEMS CAD技术

研究了标准三维实体文件和版图文件的格式,在此基础上提出了一种在MEMS CAD中从三维实体到工艺版图的转换方法,实现了直接基于文件到文件的三维实体到工艺版图的转换,使用C++语言开发了相应的转换接口。通过典型MEMS器件——微机械加速度计和微机械陀螺的多种结构,验证了三维实体到二维版图转换的可行性与效率。结果表明,这种转换方法切实可行,且效率较高,为实现MEMS自顶向下与基于任意流程的设计方法、简化版图绘制、提高设计效率提供了一种有效的途径。     

平面度误差三维测量系统的研究

在分析平板的平面度检测基础上,指出传统平面度测量方法存在的不足,采用C++ Builder编程语言环境和OpenGL编程技术,提出了平面度的三维重构方法.设计数字化平面度测量仪,并将其所测得的平面信息输入到计算机完成对数据的处理,解决了传统测量方法中的数据量大、计算繁琐、精度低的问题.在此基础上,采用OpenGL编程技术完成了对平面形貌的三维重构,使得到的平面度信息量更充分,让平面度的测量更加直观.为了验证测量的有效性,采用激光双频干涉仪的平面度测量功能模块对仪器精度进行评估,结果显示达到预计的精度指标.     

基于拉曼光谱仪的MEMS动态应力测试系统

微机电系统(MEMS)动态应力的瞬态特性决定了传统的应力测试系统无法直接满足它的测试需要。介绍了一种依据高频调制原理设计实现的基于拉曼光谱仪的MEMS动态应力测试系统,该测试系统是一个典型的光—机—电集成的MEMS测试系统。利用此测试系统对硅微谐振器支撑梁根部的单点进行了动态应力测试,测试结果与理论分析相吻合。实验表明,此测试系统具有高精度、非接触式、无损伤等特点,能很好地满足MEMS动态应力测试的需求。     

光学三维测量技术与应用

光学三维测量技术是一种可视化的测量技术,能完成复杂形体的点、面、形的三维测量,能实现非接触测量,在制造业和航空航天领域得到广泛应用。航空三维激光扫描与摄影测量技术利用激光测距原理和航空摄影测量原理,与基于全球定位系统(GPS)和惯性测量装置(IMU)的机载定位定向系统(POS)联接,可以快速获取大面积地球表面三维数据。本文对光学三维测量技术和航空三维激光扫描技术做一简单介绍,给出三维激光扫描技术在航空航天领域的几个应用。     

非接触三维曲面测量

本文综述了非接触三雄由面测量的全息等高技术、莫尔等高技术、光三角法及坐标测量法。     

基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法

针对复杂管路系统中的接头同步测量和三维重建的难题,提出一种基于形状特征的管路接头测量和三维重建方法。该方法通过接头CAD模型边缘轮廓和实物图像边缘轮廓进行形状特征匹配来实现接头空间位姿的测量。首先通过建立虚拟相机"视点球"获取接头CAD模型边缘轮廓的投影图像,经过金字塔分层组成接头的形状特征图库;然后与获取的接头实物图像边缘轮廓进行对比匹配;最后利用最小二乘法迭代求解接头的空间位姿,并重建接头的三维模型。开发了管路多目视觉测量系统并进行了接头位姿测量和管路三维重建实验,实验表明该方法的接头测量和三维重建时间可控制在1min内,位置误差为0.654mm,姿态误差为0.73°,测量和重建的效率与精度满足工程要求。