基于格雷码和多步相移法的双目立体视觉三维测量技术研究

传统的被动式双目立体视觉三维测量技术,具有操作简单,使用灵活方便,相机标定技术成熟的优点,但是对于特征点稀疏图像,寻找匹配点困难,匹配精度低。编码结构光测量方式通过向待测物体投射特定的编码图案,获取编码图像进行解码求解物体的三维信息,具有着测量精度高,速度快的优点,但是存在着投影仪标定精度低,实现难度大的缺点。提出了将双目立体视觉和编码结构光相结合的三维测量方法,在完成双目校正的基础上,向待测物体投射格雷码图案和多步相移图案,给予被测物体容易识别和可控制的特征信息,最后求取物体的三维信息。而且通过实验论证了投射多步相移图案比起4步相移图案,测量精度更高,能够更好的体现物体细节。     

双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法

提出了一种双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法。为了降低单纯双目立体视觉方法中稠密对应点匹配问题的复杂度,同时回避单纯编码结构光法中的投影仪标定难题,该方法将编码结构光条纹带来的空间约束引入双目立体视觉方法中。实验实现了物体表面的重建,且算法复杂度和实现难度较低。     

符号M阵列面结构光多分辨解码方法研究

研究了符号M阵列面结构光图像的多分辨解码方法,结合基于形心特征的标准符号的分类和识别,着重提出了多分辨解码过程中未识别区域的提取方法,并结合实际问题提出了图像标记和符号识别的特殊处理方法,如分割符号间隔、填充十字型区域等,进而实现照度不均面结构光图像解码率最大化的目的.同时该解码方法也大大提高了照度不均模式图像解码的执行效率.     

基于平行双目视觉技术的人体康复系统的研究

当前,计算机双目视觉技术在生物医学、制造工业和信息工业等领域应用越来越广泛,逐渐显示出很好的应用前景。在研究国内外双目视觉技术和康复系统发展现状的基础上,提出了一种从两幅二维图像获得三维场景的生成方法,对于实现基于双目视觉技术的人体康复过程自动识别系统,具有重要的应用价值。     

双目视觉风洞测量系统实现的关键技术研究

为了实现高温风洞内防热材料动态烧蚀变形的高精度测量,设计了由主动投射线结构激光、移动高速相机平台和同步控制系统组成的双目同步采集测量软硬件系统。重点研究了对双目视觉测量系统精度和速度影响重大的相机标定、相机同步、图像纹理特征匹配等一系列关键问题。提出了工程上实用的标定方法和准则;基于线结构光主动投射和高速相机,将传统图像幅面特征匹配约束到特征线匹配上来,降低了匹配难度;使用局部搜索改进了传统灰度重心法,不仅加快了线结构光光条中心线的提取速度,同时过滤了部分杂光干扰,提升了图像质量。基于上述方法实现的高速同步触发的双目测量系统目前实现了对常温物体的精确测量,在工况为：待测物距为1 200 mm-1 500 mm,扫描幅面为200mm×200 mm,扫描间隔精度为1 mm时,完成一次扫描用时1 s,距离精度为±1 mm,且残差呈正态分布。     

平行双目视觉系统在康复理疗自动识别系统中的应用

本文在研究双目视觉和国内外康复系统发展现状的基础上,提出将计算机双目视觉技术应用于人体康复理疗自动识别系统,研究基于计算机双目视觉技术的人体康复过程自动识别系统。计算机立体视觉是机器人研究的重要内容,被人们广泛研究。随着研究的不断深入,计算机双目视觉技术在生物医学、制造工业和信息工业等领域逐渐显示出广阔的应用前景。本文研究从两幅二维图像获得三维场景的计算机平行双目视觉技术。主要研究目的是通过利用同一康复训练肢体的两幅不同图像实现空间三维坐标的重建。     

基于十字线结构光视觉测量系统

为了将线结构光视觉测量原理应用于零件二维轮廓的同时检测，文中使用了十字线激光器作为结构光投射器，它将在空间中形成相互垂直的两个光平面，配置一个CCD相机就组成了一个十字线结构光视觉测量系统。基于计算机视觉技术，文中重点介绍了该视觉测量系统的标定参数及方法，利用光平面的共面性推导了系统的测量原理，建立了两个光平面相应的数学模型，并用其实现了对零件的非接触二维轮廓曲线的测量，验证了模型的正确性和可行性，且方便快捷。     

基于双目立体视觉的壁面清洗机器人障碍物检测研究

针对壁面清洗机器人及其作业环境的特点,在简要介绍了诸类常用的实现避障的方法之后,提出了基于双目立体视觉的障碍物检测方法。为了提高障碍物检测的准确性和实时性,建立了平行双目视觉模型,并提出了一种基于区域与边缘特征相结合的对应点匹配算法。研究结果表明:该方法具有处理的数据量较小、实时性好、实现简单、避障较可靠的特点。     

低成本微型结构光动态三维重建系统研究

基于激光散斑投射的结构光技术只需单张图像即可实现三维重建,是重要的动态测量手段之 一。然而,散斑结构光技术在实际中的测量精度较低,无法满足精确测量需求。该研究开发了一套低 成本微型结构光系统,提出一种高精度的双目摄像机标定优化方法以及基于两步旋转的立体图像校正 方法,提高了系统参数的标定和测量精度。其中,测量系统由一个微型的光学发射器和两个摄像头组 成。通过将带有伪随机斑点的单张图案投影到目标对象的表面上,并通过双目相机成像,最终利用特 征匹配和三角原理恢复目标的深度和轮廓信息。经测试,所提出的微型结构光系统在使用优化的标定 和校正参数的条件下,对圆球、圆柱等标准体的测量精度相比传统标定方法显著提升。其中,球体重 建误差为 1.05 mm,精度提升 52.38%;圆柱重建误差为 1.61 mm,精度提高了 63.98%。     

一种投影网格模板检测方法

利用网格结构光进行物体表面重建是目前一种常用的曲面物体重建方法,其中投影网格模板的检测是实现此类方法的关键。本文针对基于单相机有源形状恢夏系统,提出了一种投影网格模板检测算法。该方法能自动地从结构光图象中提取网格线、网格交叉点,并按行列对交叉点进行编号。实验结果表明该方法具有计算速度快、提取准确等特点。     

结构光与双目视觉相结合的三维测量

在三维测量技术中,传统的双目立体视觉方法计算量大,对没有明显特征的图像,匹配精度较低。本文将基于结构光的三维测量技术与双目成像技术相结合,解决了特征点搜索的困难,提高了测量的精度。与传统结构光成像技术相比,采用常规的双相机立体标定,不需要进行投影仪标定,降低了系统的复杂性,提升了系统的可操作性和灵活性。最后,运用该技术进行三维测量实验,测量结果表明了该技术的可行性。     

基于面结构光的机械工件三维扫描系统设计

针对工业机器人对自动化装配过程生产效率的提高以及工件拾取对三维扫描技术的应用需求,设计了能够准确提取机械工件表面点云的视觉系统。扫描系统主要由计算机、投影仪和工业相机构成。基于光学测量和机器视觉的原理,主要研究设计了扫描系统工业相机和投影仪的标定策略、结构光栅编码解码的检测策略以及点云重构的几何策略。对于机械工件三维扫描重构的多余背景平面点云,研究设计了通过随机选取点云并反复迭代构造背景平面实现分割的有效方法。实验结果表明采用面结构光技术,由投影仪投影不同频率的结构光栅在机械工件上,工业相机同步采集被机械工件调制的结构光栅图像,对图像中的光栅条纹进行提取并计算,并利用三角检测算法提取机械工件表面点云的方案具有高准确性,能够有效重构机械工件表面点云。     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。     

Camera–projector matching using unstructured video

This paper presents a novel approach for matching 2-D points between a video projector and a digital camera. Our method is motivated by camera–projector applications for which the projected image needs to be warped to prevent geometric distortion. Since the warping process often needs geometric information on the 3-D scene obtained from a triangulation, we propose a technique for matching points in the projector to points in the camera based on arbitrary video sequences. The novelty of our method lies in the fact that it does not require the use of pre-designed structured light patterns as is usually the case. The backbone of our application lies in a function that matches activity patterns instead of colors. This makes our method robust to pose, severe photometric and geometric distortions. It also does not require calibration of the color response curve of the camera–projector system. We present quantitative and qualitative results with synthetic and real-life examples, and compare the proposed method with the scale invariant feature transform (SIFT) method and with a state-of-the-art structured light technique. We show that our method performs almost as well as structured light methods and significantly outperforms SIFT when the contrast of the video captured by the camera is degraded.     

基于二值几何编码图案的高精度结构光系统参数标定方法研究

该文提出了一种基于空间编码图案的结构光系统参数标定方法。与传统的基于棋盘格图案标 定策略不同的是,该文采用结构光编码图案实现了系统的高精度标定,具体实施步骤包括：(1)根据编码图案的几何分布特性提出了一种编码特征点检测算子,基于检测出的编码特征点构建拓扑结构,利 用仿射变换原理及双线性插值算法提取出编码几何元素图像;(2)将几何元素识别转化为监督分类问题,通过采集大量训练样本训练卷积神经网络,实现编码元素的准确识别和解码过程;(3)利用射影变 换原理建立相机像平面与投影机像平面之间的对应关系,利用此对应关系将标定板上棋盘格角点在相机像平面上的坐标转换至投影机像平面,最终实现了对相机和投影仪内外部参数的同时标定。标定结果显示,该方法对投影仪的标定重投影误差不超过 0.3 像素;三维重建实验结果显示,与传统标定方法相比,该文方法能够显著提升系统的标定和三维重建精度。     

结构光测量系统的投影仪标定方法研究

传统单目视觉结构光测量系统通过解相位间接计算被测物的高度信息,系统约束性过强、不易操作、且标定精度较低.将双目立体视觉原理引入单目结构光视觉测量系统,根据投影仪图像坐标和摄像机图像坐标的对应关系,将投影仪当作一个逆向的相机,建立了投影仪模型,使用成熟的相机标定算法对投影仪进行标定.再配合四步相移法和基于多频外差原理的时域相位展开法,实现条纹图像的快速精确解相位.相对于传统的单目视觉结构光测量系统,本方法具有单目视觉系统操作简单、鲁棒性强的特点,同时也可以达到双目视觉测量的精度.实验结果表明,这种方法的投影仪标定精度达到了实际应用的要求.     

基于双目内窥镜的散斑三维重建系统研究

传统的内窥镜只能提供清晰的图像,无法进行三维测量和三维重建.该文提出一种基于立体视觉原理的双目内窥镜系统,用于实现三维测量和三维重建,并开发了一套基于双目内窥镜的散斑三维重建系统.为了提高系统的标定精度和三维重建质量,该文提出一种高精度双目内窥镜标定参数优化方法及基于光轴双次旋转的立体校正算法.其中,测量系统由一个结构...