无编码全局控制点多视角三维数据拼接

多视角三维数据的拼接一直是视觉测量领域研究的难点之一,本文提出了一种无编码全局控制点的多视角三维数据拼接方法。以多个固定不动的无编码标志点作为全局控制点,建立全局坐标系。移动结构光立体视觉测量系统的不同视角对物体表面各子区域进行测量,获得局部坐标系下的三维测量数据及控制点。根据控制点的空间几何变换不变性自动匹配出各视角局部控制点在全局控制点中的同名点。依据同名控制点对,采用SVD算法求解局部坐标系与全局坐标系的变换关系,从而实现全局拼接。最后,以10个圆形标志点为全局控制点从5个视角对鞋楦进行测量,实验结果表明:该方法消除了多视角拼接中的累积误差,控制点的重合度平均误差为η=0.013mm,与手持式扫描仪对比标准偏差为0.177 mm,获得了较好的拼接效果。     

无人飞艇气囊体积监测系统设计

三维激光扫描作为一种快速获取立体空间信息的技术手段,通过扫描测量可得到连续、完整、关联的全景点三维坐标,具有点位测量准确度高、空间点采集密度大、速度快、不需建立控制点等特点。由于大型无人飞艇气囊为柔性囊体,形态变化较快,体积难以保持固定不变,因此引入三维激光扫描对无人飞艇气囊体积进行测量。本文主要研究了基于三维激光扫描的无人飞艇气囊体积监测系统,通过激光测距、坐标转换、数据处理、三维重构最终构建气囊的三维几何模型,从而定量计算出气囊的体积。     

大型锻件热态三维结构光在线测量技术

针对大型锻件尺寸的在线测量问题,提出一种基于结构光的立体视觉测量方法.该方法针对红热态高温条件下结构光条纹难以获取的问题,采用物理滤色和数字滤色相结合的办法克服热态表面辐射的影响,同时采用多频相移技术以显著提升抗噪能力;针对大型物体测量提出了基于标记球的多视测量自动拼接方案.现场实验验证表明,基于结构光立体视觉的三维测量实验系统可以在15 m远距离实现在线大型锻件非接触测量,具有测量速度快、测量精度高、方便快捷、简单可靠的特点,能满足大型铸锻件热态在线测量的要求.     

基于USMN的大型操纵性水池基础轨道空间位置测量方法研究

在进行大型工程测量时,单台、单站测量仪器通常不能完成全部的测量任务,需要使用多站或多台仪器在不同的位置实施测量。本文介绍了一种基于统一空间测量网络(Unified Spatial Metrology Network,USMN)的测量方法,该方法对多台多站的测量数据的处理,相比传统的拟合拼接法不会引入较大的累积误差。基于USMN的测量方法通过重新分配拟合要素的权重,来降低多次拼接引入的累积误差,提高多站测量方法的精度,为大型工程测量精度的提高提供了有效的方法。通过对两种方法的多站数据拼接并观测末站数据和首站数据的闭环性及拟合圆的径向跳动,显著地观察到本文介绍的方法闭环性更好,拟合的圆径向跳动更小,相较传统方法更加接近测量的真实情况。     

采用标记约束实现三维图像拼接新方法

该方法的特点在于利用相邻图像块中3组重叠标记约束信息,完成传感器测量位置相互关系参数的标定,根据相互位置关系标定参数实现坐标系的统一和三维图像数据的拼接。同时,在标定参数解算过程中,引入旋动理论,利用空间向量分步求解12个位姿参数,使求解过程简单易行。通过对一自由曲面分块测量及数据拼接实验表明,这种方法参数求解简单,空间距离拼接相对误差优于0．56％。     

飞机钣金零件的数字化建模及逆向验证

数字化建模为某型号飞机钣金零件制造方式由模拟量向数字量传递转变的基础,该文以CATIA作为正向建模与逆向验证的集成三维设计软件,分析了模拟量信息提取与三维数字模型构造实施过程中流程管控和建模要素对于精确建模的动态关系,提出了激光扫描仪捕捉工装曲面特征与三维柔性测量臂获取零件外轮廓特征得到实际零件外形数字量的方法,通过逆向验证检验了正向建模的可行性。     

反求工程中融合特征捕捉的光学三维测量方法

特征在反求工程实体建模中具有重要的作用,在三维测量过程中实现特征捕捉,可保证实体建模的精度和效率。提出了基于格雷码投影的融合特征捕捉的光学三维测量方法,在测量过程中采集一幅无光栅图像,通过无光栅图像的边界检测与格雷码特征提取相结合,实现了三维测量与特征捕捉的融合。对典型工业零件进行了实验,在测量过程中实现特征的有效捕捉,保证了特征的识别和精确提取,测量效果良好,分辨力达到了 0.1mm。该方法在反求工程中具有一定的实用价值。     

采用标记拼接的相位测量轮廓术

提出一种采用标记拼接的新的光学三维传感方法。在采用结构照明的光学三维传感中,阴影及条纹错位关系到被测量物体三维面形重建的质量。在处理阴影时,传统方法是采用插值方法,在处理条纹错位时,通常采用增大条纹周期或采用几组条纹周期不同的光波进行投影,这样通常降低了测量精度。为了提高测量精度,本文提出一种在同一参考面内,采用单组相移正弦条纹进行投影,通过旋转被测物体,并对旋转前后两次重建物体在信息可靠区域内进行标记拼接,恢复物体表面完整三维信息的方法。实验证实了此方法的有效性及实用性。     

基于图像拼接的大尺寸零件精密测量

为了探究图像拼接的大尺寸零件精密测量方法,本文首先分析图象序列获取与拼接原理,然后再分析图像拼接及测量结果,以便掌握大尺寸零件精密测量的有效性。     

基于曲率自适应的航空零件法矢量测量研究

现有的法矢量测量技术无法满足测量准确度和实时性的双重要求,法矢量计算方法不能适用于不同曲率的曲面。利用双目立体视觉,本文提出了一种基于曲率自适应的法矢量测量方法。首先,在双目立体视觉的基础上,基于变曲率曲面特征建立制孔区域曲面模型,提出投影点的布局方法;然后,基于三维重建的投影点数据,提出了基于曲面曲率自适应识别的法矢量计算方法;最后,针对小曲率曲面样件的测量结果,与三坐标测量仪测得的法矢量进行对比,用以验证本双目视觉测量方法的精度。实验结果表明:该方法测量法矢量误差为1.6°。该方法可有效提高法矢量测量的准确度,满足大型航空零件现场测量的工程要求。     

Registration and integration of multiple laser scanned data for reverse engineering of complex 3D models

In reverse engineering or rapid prototyping of a complex 3D object, there is often a need to scan a complete 3D model using laser digitizers. However, most digitizers scan objects in a 2.5D way such that the multiple data sets need to be aligned and integrated. In this paper a surface registration algorithm is proposed to solve the problem using a nonlinear minimization approach. Multiple data sets with different orientations can thus be aligned and integrated to construct a complete 3D data set. To control the accuracy of the registration process, uncertainty analysis of the registration parameters is investigated. A registration uncertainty model is developed to predict the uncertainty of the registration process. Using this model, we can predict the minimum number of the scanned data points to satisfy the required registration accuracy.     

基于多视图立体视觉的沙堆三维尺寸测量研究

利用从运动中恢复结构方法(SFM),提出了一种基于多视图立体视觉的沙堆三维重建及三维尺寸测量方法。首先根据SFM方法的求解不稳定特点,结合光束平差法对SFM求解过程进行分析及优化;其次针对SFM重建结果为稀疏点云的问题,利用基于面片的稠密重建算法重新生成稠密的三维点云,再利用泊松算法对密集点云进行三维曲面重建;最后获得模型的三维尺寸信息。对某建筑工地的沙堆进行了三维尺寸的测量实验,实验结果验证了该方法的有效及可行性,提高了重建能力及精度,同时考虑了目标实际测量误差与重建误差,能够满足实际智能测量的应用需求。     

Development of scanning measurement of tooth flankform of generated face mill hypoid gear pair with reference to the conjugate mating tooth flank form using 2 axes sensor

The three diamensional (3D) scanning measurement method of tooth flank form of generated face mill gear pair is proposed, which is based on the conjugate mating tooth flank form. In this method, deviation sensor is placed at the position which has certain offset from the gear axis and synchronized to the gear rotation. This method realizes the 3D tooth flank form measurement and multi points scanning measurement by using 2 axes sensors. Based upon this proposal of the measurement method, tooth flank form measuring machine was developed and the experimental measurements were carried out. It is confirmed that this method is capable of high speed and high resolution measurement of fine waviness and it has high repeatability. It is confirmed that the proposed method, is capable of 3D scanning tooth form measurement of generated face mill hypoid gear pairs with high repeatability at high speed.     

基于DNSS与点到平面的ICP结合的点云配准算法

针对现有点云配准算法众多、配准速度和配准精度不尽相同的问题,本文提出了一种将DNSS与点到平面的ICP相结合的配准算法,利用DNSS提取源点云数据的关键点,利用关键点约束查找对应匹配点对,结合点到平面的误差度量方法计算最优刚体变换矩阵,从而完成点云配准。对配准后的结果进行误差分析,实验结果证明,基于DNSS与点到平面ICP结合的点云配准算法配准精度高于点到点的ICP算法和点到平面的ICP算法,且该方法处理几何特征复杂、特征明显的点云数据优势显著。     

基于虚拟点的可见光和SAR图像配准研究

本文以机场场景下的可见光和SAR图像为研究对象,提出了一种基于虚拟点特征的可见光和SAR图像配准方法.该方法以虚拟点特征和控制点匹配技术为基础,处理具有全局仿射几何失真的异源图像配准问题.首先根据两类图像的特点,使用Canny算子和一种兴趣算子提取两幅图像中的共有特征一直线特征,然后在直线特征的基础上拟合虚拟点特征,采用基于特征一致的粗配准和基于虚拟点特征的精确配准相结合的方法,对两幅图像实现由粗到精的自动配准,实验结果表明,本文方法可行且能取得较高的配准精度.     

基于场景平面结构的增强现实方法

提出了一种基于场景平面结构的增强现实方法.首先,选定图像序列中的两帧对目标场景进行局部的三维重建;然后,选择场景中某一平面作为处理和跟踪的对象,通过交互指定该平面内矩形的四个顶点作为虚拟对象的嵌入区域并建立局部参考坐标系,从而实现虚拟对象与三维场景的迅速对齐;最后通过鲁棒的场景平面跟踪算法实现虚拟对象在整个图像序列中的真实感嵌入,完全允许嵌入区域被部分遮挡的情况.真实序列图像的实验结果及对算法的分析验证了方法的有效性和可行性.     

采用液晶编码光栅的物体形貌测量新方法

提出一种基于液晶编码光栅和立体视觉技术实现物体形貌测量的新方法。该方法利用液晶显示的可控特性,按照预设编码方案,由计算机控制编码光栅的变换,产生足够的测量特征点,其突出优点在于编码变换无机械运动。根据液晶显示的特点,设计了二分值空间编码设计方案;基于立体视觉三维测量模型,提出了高精度立体视觉现场标定方法。标准平板平面度测量实验中,采用上述方法实现平面度测量精度为0.592mm。     

基于双目立体视觉的物流包装箱尺寸测量研究

目的 针对物流行业运输中包装箱的非接触自动测量,提出一种基于改进SURF配准算法的双目立体尺寸测量方法。方法 首先采用二进制FREAK描述子代替传统SURF的描述子,解决传统SURF描述子计算耗时、描述向量生成依赖于特征主方向,且主方向计算误差会在后续步骤中出现传导放大 的缺点;其次,采用PROSAC删除误匹配点,并利用FREAK级联匹配的方式进一步提高算法的匹配 速度和匹配准确率。最后,利用视差优化和边缘提取算法获得精确三维空间体,实现非接触尺寸测量。结果 实验表明改进算法可快速提取图片特征点并准确匹配,对不同规格包装箱检测结果显示,基于改进算法的测量方法测量误差小,检测速度快。结论 改进图像匹配算法可有效提高图像匹配准确率,减少测量时间,对于提高物流行业运输效率、减少人工成本具有重要意义。     

非接触式光学柔性三坐标测量系统

文中以透视投影变换为依据，为基于两台经纬仪形成的一种非接触式光学柔性三坐标测量系统提出一全新的数学模型。该模型的提出不仅大大减少了系统定标的人为调整过程，即无需互瞄和精确调水平，使得定标操作简单，精度高；而且使系统的建立更为随意，灵活，增强了非接触式光学柔性三坐标测量系统的应用价值，实验证明了所提出数学模型的正确性，并获得０．０５ｍｍ的空间精度。     

复合材料序列图像的分层次配准

在复合材料图像三维重构技术中,为了避免直接运用基于特征点的整体配准陷入局部极优,采用分层次的配准方法.首先使用不变矩计算出上下层图像中最相似的颗粒轮廓,然后使用主轴的配准方法完成上下层图像的初步配准,以大幅度减少特征点配准中的优化搜索范围.在计算出轮廓曲线上特征点的基础上,应用最大熵原理和lagrange乘子将点集之间的匹配转化为一个能量函数,再使用最小二乘法计算出使该能量函数值最小的空间变换,得到配准的最优解,从而实现了序列图像的整体精确配准.实验结果表明,本文提出的分层次的配准方法极大地降低了配准过程陷入局部极优的概率,具有较强的鲁棒性和较高的配准精度.