一种基于机器视觉的结构光三维扫描系统

在研究光条式结构光三维测量方法的基础上,构建一种基于机器视觉的结构光三维扫描系统.该系统利用图像处理提取激光务纹信息,采用三角法测量方法获取深度信息,通过建立数学模型确定在量程范围内的各种参数进行误差与精度分析.实验结果表明该系统的有效性和精度要求.     

新型三维视觉测量结构光平面标定方法

结构光平面标定是结构光三维视觉测量中的重要环节。传统的标定方法需要昂贵的设备,效率低下,步骤复杂。提出了一种新的三维视觉系统中结构光平面的标定方法。该方法仅使用一个简单的二维平面靶标,在保证靶标与结构光相交的前提下,靶标在摄像机可视范围内自由移动数个位置。对于移动到各个位置的靶标平面,分别建立对应的世界坐标系,并计算该世界坐标系与摄像机坐标系、图像坐标系的转换关系。通过处理算法,可以将每一个位置得到的结构光平面与靶标平面的交线方程统一到摄像机坐标系下。使用最小二乘法拟合多条交线可以标定出结构光平面在摄像机坐标系下的方程。实验证明该方法效率高,步骤简单,具有很好的通用性。     

基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量技术研究

非接触式三维视觉测量广泛应用在工业制造质量检测中。针对工业金属零部件检测的应用场景,提出了一种基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量方案。首先,通过基于线结构光投影的计算机视觉技术,设计了线结构光旋转扫描视觉子系统,并对工业相机、线结构光平面和旋转扫描中心轴进行标定;然后,针对采集到的光条纹图像存在低灰度区域缺失数据的问题,提出了基于缺失区域自适应灰度增强的光条纹中心线提取算法,有效修复了被测零部件的线结构光投影条纹;同时,利用文中提出的线结构光三维视觉测量方案,通过重建标准球棒的表面点云计算两球直径和球间距来评价测量系统的精度,测量系统精度优于0.06 mm;最后,进行金属轮毂外轮廓形貌测量,通过重复性实验计算轮毂外轮廓最大半径,验证重复性误差优于0.03%。实验结果表明:该方法可以无损伤、高效率、高精度地实现工业金属零部件三维测量,弥补了接触式三维测量方法的缺陷。     

三维机器视觉

美国自动视觉协会(AVA)将机器视觉系统定义为:"通过光学非接触传感器获取物体的一幅或多幅像,处理、分析和测量所取得的图像的各种特征,解释其结果,并做出一些有用的判定,用测量来控制目标或一个过程的一种系统".在这个定义中所提到的成像通常假定是强度成像,在这里由计算机处理的图像是X和Y位置座标的函数的强度分布图.但是,机器视觉的一个全新的领域正在出现,即所谓的三维     

视觉与激光相融合的大尺度钢板三维测量

为了精确测量大尺度钢板的三维形状,构建了激光技术与计算机视觉相融合的三维测量系统。首先,利用光学扫描仪快速得到大尺度钢板的稠密的三维数据;同时,分别利用激光全站仪和光学扫描仪测量钢板周围激光标签;然后,根据激光与光学扫描仪测得的激光标签的三维数据,建立误差场;最后,利用误差场校正光学扫描仪测量的钢板三维数据。实验结果表明:本文方法与单独使用视觉方法相比,测量速度基本相同,但测量精度提高近100%。能满足大尺度钢板三维测量的要求。     

三维视觉测量系统

分别介绍了三维激光扫描和多目视觉测量两种三维信息获取系统的测量原理、分类情况、测量特点,分析了两种测量系统各自的研究重点和难点,并通过市场上的典型产品说明了这三类系统的国内外研究和应用现状。回顾了国内外月球车的研究历史,阐述了月球车视觉系统的发展情况。结合当前我国正在逐步实施的探月计划——“嫦娥工程“,描述了我国月球车的研究状况以及月球卫星的视觉系统。并且给出了三维视觉系统的发展趋势。     

主动红外探测式视觉生命探测系统

针对地震后救援现场光照度低、温度变化复杂等特点,设计一款视觉生命探测系统,该系统主要由图像采集、图像传输、图像处理及显示、系统控制四模块构成.当救援现场光照度≥1.0 lx 时,系统对救援现场进行可见光图像采集;当救援现场光照度<1.0 lx 时,采用红外主动探测方式,即系统近红外光源打开,CCD 接收救援现场反射的近红外光并将其转化为图像信号.同时,为提高救援现场环境成像的信噪比,系统中图像处理模块对采集的图像进行相应处理.该系统可实现低照度下震后救援现场的高清晰成像要求,为救援人员制定高效可行的救援方案提供决策依据.     

基子主动机器视觉的工件精密测量系统设计

针对现有工件测量系统有损、精度差、成本高、速度慢、操作复杂等缺点,提出了一种新的基于主动机器视觉的工件精密测量系统,研究了系统的关键设计技术。利用MATLAB与vc＋＋混合编程的方法,开发了系统的软件。采用改进的canny算法检测边缘,提出了一种新的边缘跟踪算法。通过与现有常规检测方法进行对比实验证明,系统软件可靠性高...     

基于相位映射的三维主动视觉标定

通过在结构光发射单元和成像单元间施加几何约束条件,建立统一的坐标系.利用条纹投影和相位映射技术,构造了将编码相位图映射为物体的三维空间坐标的数学模型,进而获得深度图像空间坐标的计算值,然后将其与物体空间的三维标定数据基准进行比较,建立目标函数为误差平方和最小的非线性优化方程.两步法迭代求解这个优化方程,最终获得三维系统的结构参数.实验结果证明了本文提出的三维成像系统标定理论和方法的有效性.     

光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统建模

提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,其主要由光笔、摄像机和笔记本电脑组成.测量时,使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上3个发光二极管的像,由3个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标.运用三点透视问题(P3P)原理建立了系统的数学模型,并用摄像机模型中的坐标变换原理证明了该模型解的唯一性,推导出了被测点坐标的求解公式.在三坐标测量机上做了对比实验,结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度.     

采用激光光刀的叶片三维面形测量方法

提出一种采用激光光刀的叶片三维面形测量方法。介绍了方法原理、系统结构、信息获取与处理方案,并给出了对实际飞机发动机叶片的面形测量结果。     

一种管道内3维形貌检测系统

为了解决常见结构光管道内3维形貌检测系统存在光线遮挡引起测量误差和盲区的问题,采用了一种新改进的圆结构光垂直照明、用两个互补金属氧化物半导体摄像机同步拍摄的管道内3维形貌检测系统,建立了适合该系统的图像处理和系统标定方法,完成了检测实验。结果表明,该系统可以很好地解决盲区问题,减小了测量误差,系统的标准差为0.50mm,并能得到完整的管道内壁3维形貌信息。     

近场数字摄影测量技术在三维测量中的应用

基于近场数字摄影测量术建立了用于三维测量的工业视觉系统。本文介绍了近场摄影测量原理、测量系统定标、测量实验及结果,提出用最小二乘的广义逆法求解非线性方程组解决系统的畸变问题。     

基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法

为了克服光学三维传感中相位恢复困难的问题,提出了一种基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法.这种方法的特点之一是使得垂直于条纹方向特定长度的颜色序列是唯一的,从而建立了空间位置与颜色的对应关系.特点之二是相邻条纹之间具有最大色差,因而具有最大可区分性.将得到的彩色组合条纹投影到物体表面得到变形条纹,通过计算各种颜色条纹相对参考平面上条纹移动的距离,可以恢复出物体的高度.实验证明,该方法需要获取的图像少、计算时间少、精度较高,具有很强的抗干扰能力.     

3-D计算机视觉系统的高精度摄象机定标算法—DLTEAⅡ

本文在分析计算机视觉系统中摄象机几何模型的基础上,修正了光学镜头畸变模型使之与数字成象系统相配合,提出了一个非常适合于3—D计算机视觉系统的通用高精度摄象机定标方法:增强型直接线性变换—误差拟合算法(DLTEAⅡ).实验表明,使用普通CCD摄象机的立体视觉系统经DLTEAⅡ定标后,在300mm×200mm视场和0.8m～0.9m深度范围内其三维定位的绝对精度分别为dx<0.03mm,dy<0.04mm和dz<0.09mm,相对精度为视场大小和深度的1/10000.本文所提出的定标方法在三维计算机视觉、智能机器人、工业自动化生产、近景摄影测量和军事等领域有着广泛的应用前景.     

相移量校准提高正交复合光三维测量的精度

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合i维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法.首先从参考平面的复合光栅像中解调获得各帧相移正弦条纹,通过频域滤波的方法获取条纹的基频分量,计算出各帧...     

结构光三维视觉检测系统的标定方法研究

提出了一种新的结构光三维视觉检测系统的标定方法,将BP神经网络和线性标定方法结合起来,用线性标定方法标定结构光系统的线性部分,用BP神经网络来描述该结构光系统的其他部分.结果表明:该方法结合了神经网络和线性标定方法的优点,不仅给出了结构光三维检测系统中CCD相机的内部和外部参数,而且利用神经网络的非线性逼近能力,补偿由于镜头径向畸变、切向畸变等因素引起的系统非线性误差,并且精度高、抗噪声能力强及鲁棒性好.