基于随机编码结构光的双目立体三维测量系统

基于双目立体视觉理论建立的三维测量方法具有非接触、大视场、较高精度以及实时性强等优点,因此在工业众多领域得到广泛的应用。立体匹配是实现双目立体测量的关键技术。为了提高匹配精度和鲁棒性,将一种随机编码结构光投射到被测物体表面,使物体表面具有丰富的纹理信息,从而使立体匹配不受自身表面纹理的影响,而且具有较强的抗外界噪音的能力,满足现场测量的要求。该方法仅需拍摄1次,完成一次三维测量仅需十几秒,因此能够应用到动态场景并且实现快速三维测量。     

结构光投影三维测量控制系统开发

为解决结构光投影三维测量中控制问题,开发了基于PLC的测量控制系统.此系统采用Visual C 6.0提供的串行通信控件MSComm完成PLC与PC机之间的通信,实现了对测量过程中光源投影、光栅切换、CCD拍摄,以及测距激光器、散热风扇、限位开关等部件动作的协调控制.实验表明,采用该控制系统的三维测量设备性能良好、稳定性强、可靠性高,满足工业应用的要求.     

双向扫描投影双目结构光编码设计

传统的格雷码编码方式,由于全亮和全暗投影条纹的影响不能获得很好的重构效果。结合双目结构光重构表达式对传统的格雷码编码方式进行了改进,提出了双向扫描的lemming编码形式。首先,根据双目结构光的原理给出了左、右摄像机对物体重构的世界坐标表达式。接着,对传统的格雷码进行了分析,针对传统格雷码中在全亮条纹和全暗条纹处对被测物体不能很好识别的情况,提出了双向扫描lemming方法。此种编码方式保留了传统格雷码相邻区间编码只有一位不同的特性,消除了传统格雷码在全亮条纹和全暗条纹处对被测物体不能识别的情况,并采用投影图案的双向扫描方式,受环境背景噪声干扰小。最后,实验结果表明该方法具有更好的物体重构效果和更强的抗噪声能力。     

便携式激光扫描三维形貌测量系统

介绍了基于双目立体视觉的便携式激光扫描三维形貌测量系统,该系统的测头部分安装了5个激光器,将 扫描速度提高了5倍,而且采用两个摄像机同时摄取扫描激光光条图像,避免了对投射激光的标定过程。根据立 体视觉原理,经图像匹配,可计算得到光条上所有点的空间位置和深度,即被测空间曲面的三维信息。阐述了非 接触三维形貌测量的原理和方法,试验结果证明了系统的可行性和适用性。     

基于线结构光双目测量系统有效视区的标定

采用两个平行放置的CCD,模拟人的双眼构建了线结构光双目测量系统进行三维视觉测量.测量系统有效视区选取的准确与否直接影响到CCD摄像机拍摄图像的清晰度,最终影响测量结果的精度.为了解决结构光双目测量系统有效视区不容易准确获取的问题,结合线结构光双目测量系统的特点,文中提出了测量系统有效视区的标定方法,方便了三维视觉测量工作,试验结果验证了该标定方法的准确性和实用性.     

热态锻件结构光三维测量技术

介绍了结合计算机视觉、结构光光栅投影、移相测量原理的热态锻件结构光三维测量技术,该测量技术采用数字滤色技术解决热态工件本身发光干扰的难点,实现热态工件的三维非接触测量。实验设备可以一次测量1000mm×800mm左右的面积,测量时间仅5s,测量点距1mm左右,并可以达到0·25mm的精度,这不仅能在车间就近对工件进行高温测量,而且为在线测量的研究提供了技术基础。     

格雷码与相移结合的结构光三维测量技术

提出一种应用于结构光三维测量系统投射角求取的格雷码与相移结合的编码、解码方法。该方法首先利用相移图案,确保采样点的相位在（π,-π]范围内周期变化,再将该相位与采样点对应的格雷码结合得到绝对相位,最后将绝对相位在相位空间中的位置线性映射到投射角空间,对其进行连续划分,从而确定采样点的投射角,最后依据三角法原理实现三维测量。本文具体介绍了编码、解码原理,分析了解码过程中格雷码和相移周期错位问题,并通过判断相邻像素点的格雷码值增加和相位突变是否一致进行了调整,给出了3dsMAX和MATLAB环境下的仿真重构实验结果。     

基于多线结构光的弱纹理物体形貌测量方法

大多数现有的主流结构光测量装置在被测物体的表面上投射单条激光,通过移动装置实现物体表面的扫描重建。为了实现物体表面的在线快速重建,将多线结构光和双目立体视觉理论相结合,设计了一种新的三维测量方法。提出了一种结合形态滤波和Zhang-Suen细化算法的光条骨架提取方法和基于光条序列关系的光条匹配算法,并通过极线约束实现光条上特征点的精确匹配。通过实验验证了方法的有效性,相对误差在3%以内。     

结构光编码测量技术在火星高分相机中的应用

为了提高测量精度和测量效率,在火星高分相机部分工件三维形貌的测量过程中采用了结构光编码测量技术.传统的结构光编码测量技术采用正弦相移对称结合格雷码的方法,极易产生周期错位误差,严重影响测量精度.为了从原理上消除周期错位误差,提出了非对称结构光编码测量技术.首先,提出对四步正弦相移进行区域编码的概念和方法;然后,将正弦相...     

双目PMP视觉测量中立体匹配方法的设计与实现

针对PMP视觉测量中物体深度变化大或表面形状复杂时出现的误匹配问题,提出一种基于区域分割和视差修正的立体匹配方法。研究了四步相移法和多频外差相移的基本原理,并采用基于OpenCV的标定立体校正方法对光栅图像进行了校正;结合PMP视觉测量系统的特点对相机视场进行分析,根据视场各区域的相位信息特点以及视差约束,提出基于混合阈值的区域分割原则和实现方法;应用视差求解和视差校正获得有效的视差图,并在自主研发的PMP视觉测量系统中验证了立体匹配方法的有效性。     

一种基于结构光双目视觉的特征匹配算法研究

特征点匹配在图像检索、三维测量、模式识别等技术中起着重要的作用。使用MATLAB软件剪切图像并细化线结构光光线条纹。经理论分析SURF算法优缺点,提出了一种基于SURF算法特征点提取的改进算法。用C语言编写改进后的特征提取算法,通过MATLAB软件实验对比两种算法的特征点提取结果并且编写程序实现后期的特征匹配。实验表明:该算法基本满足双目视觉立体匹配的要求,对于线结构光三维测量技术具有重要的理论意义和实用价值。     

基于极线校正的快速相位立体匹配

基于双目结构的投影栅相位法利用相位值建立左右图像对应点匹配关系,但传统相位立体匹配方法匹配速度较慢,因此本文提出了一种基于极线校正的相位立体匹配方法来提高相位立体匹配速度。首先,通过极线校正算法将双目立体视觉几何结构转换成极线标准几何结构,即左图中任意一点在右图的极线是与该点纵坐标相同的水平直线。然后,在对左右相位图进行极线校正的基础上,给出了改进的相位立体匹配方法步骤。最后,通过对实物进行三维重建,分析比较了传统相位立体匹配方法与改进方法的性能。实验结果表明,与传统方法相比,改进的方法将匹配时间缩短了63%,能够满足工业应用对测量速度的要求。     

三维运动分析中的运动-立体双匹配约束

为保证在基于点特征的三维运动分析中运动物体不同时刻任意物方特征点的对应,对该过程中存在的图像运动-立体匹配问题进行了研究。提出了运动-立体匹配相结合,分阶段的运动-立体双匹配约束的方法。即采用松弛法点特征匹配算法完成图像间的基本匹配,通过运动-立体双匹配约束完成运动物体特征点的对应。给出了一组真实的实验数据,结果表明:该算法总的正确率达76.5%,基本达到了三维运动物体定位跟踪中特征点对应的要求。     

3D measurement of gears based on a line structured light sensor

Gears are core components of transmission systems. The current trend of gear measurements is the rapid and full digitization. To rapidly obtain information on the three-dimensional (3D) shape of the gear tooth flank, a 3D point cloud measurement system based on a line structure light sensor and high precision air floating rotary table is proposed. The system can acquire more than 1.5 million 3D data points on one side of the gear tooth flank within less than 5 s. In this study, the measured 3D point cloud data is used to calculate the profile error, pitch error, then compared to those obtained from traditional contact measurements. In addition, tooth flank error was evaluated. The results show that the 3D point cloud measurement system can perform fast and accurately in 3D measurements of gears and it is a novel system for gear measurement and error calculation.     

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。     

立体视觉与空间编码技术相结合的非接触三维曲面测量系统

介绍了立体视觉技术在三维型面非接触测量中的应用。将立体视觉与空间二进制编码技术相结合，针对大型或回转型工件，采用分区域测量拼接技术，得到完整的曲面数模，并开发了测量系统。介绍了系统主要功能，包括系统标定、空间编码、双目配准、空间坐标的反求、三维拼接以及曲面重构，对飞机蒙皮成形模具型面进行了分块测量和拼接试验，结果表明本系统工作可靠、测量精度高，验证了其实用性。     

基于数字光处理的结构光三维扫描系统的设计

结合结构光投影三维扫描的原理,设计了数字微镜器件(DMD)作为结构光的发生装置,主控芯片为FPGA,实现了高速的DMD的控制和相机的同步采集。搭建了一个嵌入式三维扫描光学平台,并应用四步相移法完成实验。首先指定不同方向和周期的正弦条纹结构光,同步采集图像;然后通过软件设计完成对采集图像的预处理、相位的解调、相位的展开、相位-高度映射还原得到三维的深度信息并建模;最终获得最高464.8帧/s不同方向和周期的正弦条纹结构光显示,达到194帧/s的相机触发采集,三维扫描效果图清晰,还原和重建效果理想。     

嵌入式结构光投射系统设计

结构光投射系统的设计搭建是结构光三维形貌测量系统成功实现的关键之一.传统的激光投射系统存在结构复杂、生成的结构光的质量较低等缺点;而常用的光学投影系统又存在不完全可控等缺陷,难以适应嵌入式的应用.设计搭建了基于自主设计的嵌入式实时数字微镜(DMD)模块的结构光投射系统,驱动电路自主设计,底层接口完全可控,实现了结构光投...