双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析

为提高视觉测量系统的测量精度,针对双目视觉系统结构,采用三角法建立了双目视觉测量系统的结构参数模型,分析了双目视觉系统结构参数与空间被测点之间的关系特性,研究了各结构参数对测量精度误差分布的影响,根据仿真结果给出了小误差时的结构参数的最佳取值范围。     

双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析

为提高视觉测量系统的测量精度,针对双目视觉系统结构,采用三角法建立了双目视觉测量系统的结构参数模型,分析了双目视觉系统结构参数与空间被测点之间的关系特性,研究了各结构参数对测量精度误差分布的影响,根据仿真结果给出了小误差时的结构参数的最佳取值范围。     

双目视觉测量系统结构参数理论与试验研究

建立了对称式双目立体视觉测量系统的数学模型,从理论上系统、详尽地分析了系统结构参数———两摄像机之间的距离(基线距离2b)及两摄像机光轴之间的夹角(光轴夹角2α)对测量精度的影响,并得出了影响趋势。在此基础上,搭建了双目视觉系统并进行试验,试验结果与理论定性分析结果是一致的,且当光轴夹角2α<20°时,测量误差急剧增加,2α>45°时,测量误差趋于平缓。综合考虑测量误差、测量范围及系统结构紧凑性等因素,设计双目视觉系统时,建议光轴夹角在20°～45°,基线距离在300～500 mm。     

双目视觉三维测量技术在地形测量中的应用

从测量系统组成、测量方法步骤等方面详细介绍一种双目视觉三维测量方法,并举例说明如何应用这种方法进行地形侦测以获取地形和距离信息.实验结果显示,该方法具有操作简单、测量精度高(误差基本小于1％)等优点.     

CCD双目视觉测量系统结构参数设置的理论研究

重点讨论了如何在实际应用双目测量系统的过程中合理设置系统结构参数以提高该系统的测量精度,首次在理论上对系统测量精度与系统结构参数之间的关系作出了系统、详尽的分析,并通过试验对结论作出了验证.研究内容对实际设置该测量系统具有指导性作用.     

CCD又目视觉测量系统结构参数设置的理论研究

重点讨论了如何在实际应用双目测量系统的过程中合理设置系统结构数以提高该系统的测量精度,首次在理论上对系统测量精度与系统结构参数之间的关系作出了系统、详尽的分析,并通过试验对结论作出了验证。研究内容对实际设置该测量系统具有指导性作用。     

基于双目立体视觉的无线柔性坐标测量系统

便携式坐标测量技术是近年来测量领域的研究热点之一。本文以双目立体视觉为基础,实现了一种简便易行的无线柔性坐标测量系统,该系统由两台CCD相机、一台电脑以及贴有标记点的测笔组成。通过手持测笔使其测端接触待测目标点,双CCD相机监控测笔上的标记点并解算出测端的三维坐标,来实现目标点三维坐标的测量。着重针对测笔标记点以及测端的标定这一关键问题,提出了一种简单有效的解决方法。讨论了双目立体相机与被测对象相对位置不变的单站式测量的原理和方法,同时为了克服相机视场的有限性,通过粘贴拼合标记点的方式,实现了相机在多个位置上的拼合测量,增强了系统的实用性。通过标定实验和测量实验对系统进行了验证。     

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.     

工件特征点三维坐标视觉测量方法综述

针对工件上特征点的三维坐标视觉测量方法进行了综述,其中包括结构光方法、激光自动聚焦法、双目视觉方法、三目视觉方法、单目视觉方法等.对每种方法的特点及其测量精度进行了详细的分析,并介绍了目前的发展及应用现状.     

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。     

基于运动恢复的双目视觉三维重建系统设计

对基于双目立体视觉的一种三维重建系统进行了改进和扩展。将视差细化处理环节引入现有系统,使原视差及相邻视差的匹配代价拟合为一条二次曲线,并为该曲线重新寻找更加精确的视差。进一步将运动恢复计算环节引入系统,通过估计当前视角的摄像机运动矩阵和以跟踪点和摄像机运动矩阵为参数构造能量函数,对能量函数进行优化来有效缩小误差,恢复出准确的运动矩阵。实验结果表明:新增的视差细化处理环节有效提升了重建点云的精度,使细化前后三维重建结果误差平均减少了16.3%,避免了片状点云现象;新增的运动恢复优化环节,能够精确地恢复摄像机的运动矩阵,优化后三维重建结果平均重投影误差减少了95.5%;重构后不同视角的点云之间不再孤立,重建模型整体拼接自然。     

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.     

随机模式投影双目测量系统中的单目测量方法

针对基于随机模式投影的双目立体测量系统的特点,提出了一种由单摄像机-投影器构成两个单目测量单元的测量方法。首先给出了一个简洁有效的标定算法,该算法只需从不同角度拍摄随机光场在普通白板上的图像（称为标定图像）,就可以标定纯随机模板上每一点经投影镜头发出的光线。无需标定投影镜头畸变,且精度不受投影镜头畸变的影响。然后将随机光场照射下的被测物体图像与标定图像进行亚像素精度的像点匹配,根据三角测量原理获取物体表面的三维点云数据。最后采用标准平面对该方法进行测量精度验证,并给出了具体的测量实例。实验结果表明：平面度测量精度为0.0175mm,不确定度<0.05mm(3σ)。由于采用单目测量单元进行测量时,空间一点无需在两个摄像机视场内均可见,因此避免了因局部高光、被测物体自身遮挡等原因引起的三维测量数据丢失,有效地弥补了双目测量系统的不足。     

水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究

针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。     

弹落点坐标测量系统的快速校准方法及精度分析

针对弹落点坐标测量系统的使用环境及精度要求,提出了一种仅对焦距及光轴水平偏角进行现场校准的相机参数快速获取方法。通过分析坐标解算模型,得出线性的校准方程,利用测量区域内两个坐标已知点(靶标),多个视觉传感器可一次完成校准。通过精度分析给出了该方法下最优的靶标摆放位置。该方法具有校准速度快,精度较高,实用和算法性能分析容易等优点,适用于远距离、大范围视觉坐标测量中相机参数的获取,尤其是野外坐标测量。实际应用中, 在1 200 m外对直径400 m靶区进行监测时,该方法可保证区内各点的坐标测量误差均小于0.3 m。     

基于双目立体视觉的三维测振技术

非接触式测振技术有着非侵入无损检测、空间分辨频率高、实时性强等优良的特性。为了实现大视场、多点实时测量,提出了一种基于双目机器视觉的三维测振技术。在待测物表面粘贴100个圆形发光标志点,选取不同频率、振幅的标准振动台进行测试,分别采集500帧图像进行处理。实验结果表明,测量精度为54μm/m,该系统具有良好的稳定性,可满足大多数振动测量的要求。     

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。     

基于双目视觉的标志点定位系统硬件设计

双目视觉通过模仿人类视觉来获得物体的深度信息,使机器具有从二维图像认知三维环境的能力。针对特定应用场合,建立一种自主设计的反光标志点,通过被动式反射光源发出的光来进行定位。基于双目视觉原理搭建试验平台,分析了系统硬件各组成部分技术特点,通过对系统硬件的特殊设计很好地解决了复杂背景对目标物识别定位的干扰。最后通过距离和角度测量试验,验证系统的精度。     

双目立体视觉的研究现状及进展

双目立体视觉是机器视觉的一个重要分支,通过直接模拟人眼观察和处理景物的方式来进行测量,是一种速度快、精度高、操作简便的非接触式测量方法,在农业、工业及军事等领域均有着广阔的应用前景。为此介绍了双目立体视觉的原理及实现步骤,总结了近年来国内外相关研究现状,并对该技术的发展趋势作了展望。