基于双目立体视觉的机器人测量技术研究

本文利用双目立体视觉技术、机器人手眼关系以及机器人的正向运动学模型获得空间点在世界坐标系下的坐标值，从而可以构建多个点在空间的三维模型，并且获得任意被测两点之间的空间几何尺寸。     

靶标成像双目视觉坐标测量建模

提出了一种利用手持式靶标实现双目视觉三维坐标测量建模的新方法。利用空间透视变换建立了非线性测量模型．介绍了基于牛顿非线性迭代的测量方程的求解方法。以矩阵分析理论为基础，讨论了影响测量方程求解的因素，并提出了方法中重要部件手持式靶标上特征点分布的基本约束条件，为这一方法在实际应用中获得较高的测量精度提供了较为完善的理论分析依据。通过数值分析与计算，验证了理论分析的正确性和这一方法应用的可行性。     

双目立体视觉中特征点三维坐标重构校准研究

双目立体视觉是一种商业化较成熟的三维测量技术,左右摄像机内外参数的精确标定是实现三维重构的基础和关键。针对棋盘格和圆点两种标定板图案研究了相应的图像处理技术,实现了标定点的亚像素精度定位及其有效排序。采用基于单映性约束和非线性优化的多视角平面标定算法实现了摄像机光学及空间位置参数求解。用极线约束残差法衡量标定结果的准确度。基于桥式三坐标标准实现标定点三维重构平面度以及多平面空间夹角测量结果的校准,基于光学三坐标标准实现了标定点三维重构空间距离的校准,并分析了校准结果的不确定度。圆标志点三维重构空间距离示值误差为0.029 mm,不确定度U=24 μm（k=2）     

立体显微图像的三维微尺度测量方法研究

针对微小复杂产品表面形貌、几何特征、关键点等综合测量的要求,提出了基于立体显微图像的三维微尺度测量方法.利用立体显微镜及两台数字相机获得被测对象两个不同观测角度的显微图像,通过图像处理技术和几何原理计算得到被测对象的空间三维信息,最终实现三维微尺度测量.为了验证所提出方法的有效性,以具有一定倾角的显微标定板为测量对象,在图像采集、滤波、二值化、边缘检测以及形心计算的基础上进行显微系统的标定,分别对左右各10个相同角度进行了实测.结果是相对误差均在3%以内,说明该测量方法可以获得较高的测量精度.     

汽车车身模型立体视觉测量系统

针对汽车车身开发的要求,采用计算机立体视觉技术,建立一套适用于车身模型表面三维数字化的非接触式测量系统。     

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。     

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。     

发动机孔探图像三维测量与立体重建的实现

作为一种新兴的可视探测技术,孔探成像分析在现代发动机故障诊断中一直发挥着重要的作用。研制和开发基于孔探图像的三维测量与立体重建系统对提高故障诊断水平和预测准确度,降低工作中的人力物力投入,节约维护成本都有着重要的现实意义。本文以整体系统的构架为线索,阐述了系统的图像采集,摄像机标定,图像预处理,立体匹配,3D计算以及深度重建等功能模块的研制思路和基本算法,并给出部分研制结果。本系统的开发为基于也探图像的发动机故障监测与诊断系统的奠定了重要的基础。     

双目立体视觉动态角度测量方法

为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量,提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量方法。通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像,重建特征点的空间三维坐标,进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角。实验结果表明:该系统在测量摆角时示值误差为±0.02°,测量空间姿态角时示值误差为±0.12°,同时具有非接触的优点,适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪。     

零件的立体视觉测量和三维重建研究

本文采用立体视觉测量并结合三维重建的方法,解决了零件的非接触测量问题。首先,分析了立体视觉测量系统的组成结构,利用左、右2个摄像机分别采集零件信息,进而根据二者间的空间关系计算视差数据。其次,采用均值滤波方法去除零件图像噪声,为立体匹配创造条件,进而根据立体图像对二者间的极线关系求取视差。选择Bowyer算法对视差图像进行剖分和三维重建。试验结果表明,本文建立的方法可有效完成航空发动机的叶片零件测量,进而实现生动逼真的三维重建。     

Research on Extraction of Bottom of Shoe Pattern Based on Binocular Stereo Vision

In order to quickly and efficiently get the information of the bottom of the shoe pattern and spraying trajectory,the paper proposes a method based on binocular stereo vision. After acquiring target image,edge detection based on the canny algorithm,the paper begins stereo matching based on area and characteristics of algorithm. To eliminate false matching points,the paper uses the principle of polar geometry in computer vision.For the purpose of gaining the 3D point cloud of spraying curve,the paper adopts the principle of binocular stereo vision 3D measurement,and then carries on cubic spline curve fitting. By HALCON image processing software programming,it proves the feasibility and effectiveness of the method.     

双目立体视觉中的区域匹配新方法

提出一种结合已匹配区域参量构造视差梯度函数来分辨最佳候选区域的方法,摒弃了已有算法中单一参量不稳定的特性。对待匹配区域采用中心环投影得到离散曲线,通过比较曲线的相关系数来确定最佳侯选区域。实验证明,算法对区域半遮掩、变形和细微差别等情况都有好的识别性能。     

双摄像机靶标成像视觉坐标测量方法研究

提出了一种利用手持式靶标实现双目视觉三维坐标测量的新方法,以靶标作为成像目标,利用靶标与被测面接触,通过分析靶标上已知特征点的成像变化,实现与靶标接触点的三维坐标测量,这一测量新方法,可以实现视觉系统外部参数测量中的自标定,并能实现遮挡点的测量,研究中利用空间透视变换建立了这一方法的非线性测量模型,介绍了基于Newton非线性迭代的测量方程的求解方法,以矩阵分析理论为基础,讨论了影响测量方程求解的因素,并提出了方法中重要部件手握式靶标上特征点分布的基本约束条件,通过数值计算分析了图像处理误差、有效焦距和基线标定误差对测量方法的影响,实验结果验证了理论分析的正确性和应用的可行性。     

共轴法立体视觉三维测量的研究

提出一种新的立体视觉三维测量的双目布局方案——共轴法，推导了共轴情况下空间点和图像投影的对应关系及其外极线方程。与其他双目布局方案相比，具有匹配运算量少、共极性线方程简单等优点。     

小视场环境下三维立体测量技术

介绍了传统的基于摄像机内外参数获得空间三维信息的方法;并通过建立空间三维点阵与像面空间映射关系,提出一种新的获得三维信息的方法,该方法不用求解摄像机的任何内外参数。在小视场范围内验证了两种方法的精度,分析了两种方法的优缺点。试验表明后一种方法的精度比较高,说明了它的可行性和适用范围。     

基于2D-3D双目运动估计的立体视觉定位算法

运动估计算法是影响立体视觉定位精度的重要因素,传统的3D-3D运动估计算法受噪声影响很大,计算精度不高.本文提出了一种基于2D-3D双目运动估计的立体视觉定位算法.算法不使用运动后的特征点3D坐标,而直接利用其2D图像投影坐标.首先,利用EPnP运动估计算法确定匹配内点和初始运动参数.接着,利用双目相机之间的2D投影几...     

斜投影显微图像分析法测量片状颗粒厚度的研究

与传统正投影显微图像分析方法不同,本文应用斜投影法,通过变换观测颗粒群的角度,依据获得的光学显微镜下颗粒群的信息,推导出了颗粒群厚度的计算公式,并讨论了厚度分辨能力与倾斜角、放大倍数之间的关系,同时应用实例证明了该方法的可行性。     

一种内容时变的显微细胞图像清晰度度量方法

清晰度度量对于细胞扫描系统具有重要的意义.对于同一内容的图像,清晰图像的边缘相对模糊图像具有较大的灰度变化率的特征.对于内容时变的图像,运用图像灰度梯度方法来度量清晰度并不适用.本文提出了一种内容时变的显微图像的清晰度度量方法.通过实验验证,该方法速度快,计算量小,可靠性高.