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。     

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。     

远距离三维坐标测量中双目视觉系统结构参数的优化

针对双目视觉系统对远距离大视场复杂地形环境下目标点三维坐标的测量,研究了优化系统结构,提高双目视觉系统坐标测量精度的方法。分析了系统结构参数对测量精度的影响,通过在监测区域内设置靶标对系统进行标定。测量时,将获取的目标点图像信息代入测量模型进行解算,从而获得目标点的空间三维坐标。仿真分析了系统结构参数中调平传感器精度以及系统布局方式对三维坐标测量精度的影响,得出了其误差影响趋势。在此基础上,提出系统调平传感器精度为±0.1°的要求以及系统合理的布局方式,为构建双目视觉测量系统的布局提供参考。对直径200m的区域进行了监测,结果显示目标点的相对定位误差均小于0.33%,满足系统的精度指标要求,同时使得系统现场架设更加方便快捷,避免了盲目性。     

双目立体视觉测量模型与同名点匹配研究

根据几何成像原理建立起双CCD立体视觉系统的数学模型,但是立体视觉测量中同名点的准确匹配始终是一个难题.利用基于区域匹配的方法,在使两CCD关于XZ平面绝对对称,即同名点在OXYZ坐标系下x值相同的前提下,提出了一种将二维面上平移范本转变为在一维线段上平移范本进行同名点识别的方法,解决了区域匹配方法计算量大的问题,提高了同名点匹配的速度和精度.     

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。     

基于双目立体视觉的深度信息测量

介绍了双目立体视觉三角测距原理和视觉测量系统,双目摄像机拍摄彩色图像,提取颜色、轮廓、纹理等识别特征用于目标区域识别。采用区域匹配算法获得视差图,根据视差计算目标区域的三维坐标信息。完成了目标测量实验并对实验结果进行分析。     

基于CCD的立体视觉测量系统精度分析与结构设计研究

本文通过研究摄影测量理论和基于CCD的双日立体视觉测最系统,对轴线汇聚型结构的测量精度进行了分析,结合CCD感应器件的数字量化效应得出系统的测量误差估计公式.在工程中可以根据摄像机参数、基线长度、测量距离等参数估计测量误差;也可根据测量精度要求,指导立体视觉测量系统的结构设计.本文还结合实验证明了理论的正确性,研究结果在工程应用中有一定的指导意义.     

线阵CCD交汇测量精度分析

介绍了利用两台线阵CCD对空间点目标进行交汇测量的原理,推导了空间点坐标的计算公式和相应的精度计算公式,同时对于几种不同靶面尺寸、不同基线长度的特征点进行了精度计算,指出了提高测量精度需要考虑的几个问题。     

基于电子经纬仪的双目CCD测量系统的标定研究

介绍了一种实验室里使用电子经纬来进行双目CCD摄像机交会测量系统的内外部参数的标定方法,这种方法精度较高、较为方便.并给出了交会测量的数学模型,并对该姿态测量的仿真系统的测量精度进行了计算与分析.试验证明如果合理布站测量系统坐标点的提取精度可以达到0.5mm以内.     

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.     

基于双目立体视觉的孔心距测量

提出一种将双目立体视觉技术应用于孔心距测量的新方法,并开发了相应的测量系统。考虑到Hough变换非线性、速度慢的缺点,采用了最小二乘椭圆拟合算法计算孔心距。实验结果表明,该测量方法兼具高精度和高速度,可满足高精度实时在线测量的需要。     

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。     

基于计算机视觉的人体脊柱轮廓测量的研究

在脊柱变形检查和人体工程学的研究中,人体脊柱轮廓的测量十分重要。通常情况下,脊柱轮廓的测量是通过放射线检查实现的,而这些检查伴随着对身体有害的放射性侵入。因此,本文提出一种定量客观的计算机视觉测量方法,实现对人体脊柱轮廓的测量。该方法使用立体视觉和彩色标记。红、绿、蓝三种颜色的标记顺序地从上到下贴到脊柱隆起处。由于标记和皮肤间的颜色差异非常显著,标记的位置很容易从背景中抽取出来。这样,两台摄像机拍摄的两幅图像中的对应像素就很容易地找到了,进而实现脊柱轮廓的三维测量。根据提出的方法,设计并实现的测量传感器和相应的算法。实验结果表明,本文的方法可以很好地实现人体脊柱轮廓的测量。     

双目立体视觉测量方法研究

提出了一种简易快速的特征点提取算子，并与经典算法作了实验对比，证实了所提算法简单、有效、可靠，对外界光照条件具有较强的适应性，且抗干扰能力强。在进行特征点匹配时，在现有约束条件的基础上，提出了基于被测物体形态与摄像机相对位置的视差范围约束，根据视差方向性并采用动态搜索方法来缩小匹配点的搜索范围，从而提高了搜索速度，降低了错误匹配概率。通过对具有已知三维坐标标准件的计算机仿真实验，证实了所提出的特征点识别与提取及匹配方法是切实有效的。     

基于CCD的高精度非球面测量与控制技术

高精度非球面具有广泛的、潜在的应用前景,非球面加工中的表面精度测量及补偿控制是制约其加工过程的关键因素.提出了基于CCD成像技术在线动态测量非球面的表面精度,研究了在线动态测量控制的结构方案,建立了基于CCD作为测量环节的计算机控制光学表面成形系统,提出了对表面精度的加工采用宏观形貌和微观形貌分段测量与控制的方法.     

基于双目立体视觉的低频振动测量

为了满足物体振动的测量要求,基于双目立体视觉测量的原理,设计了一套可以在线采集、离线处理的非接触式低频振动测量的视觉系统。通过滤波去除噪声,采用Canny算子和最小二乘法椭圆拟合提取到标志点的轮廓和中心坐标,在已知特征点的空间分布规律的条件下,通过相应的坐标排序方式,对左右视图对应特征点进行准确的匹配,获得了特征点的三维坐标数据。最后对比每一帧图像中对应特征点三维坐标数据,得到待测物的振动信息。通过直线导轨作为振动源带动待测物运动的方式进行了测量实验,实验结果显示,该系统的检测精度达到±0.15mm/m以上,基本满足低频振动测量的稳定可靠、精度高等要求。     

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.     

提高工业视觉测量系统精度的途径

介绍了工业视觉测量系统的测量原理,分析了影响系统测量精度的各种因素及提高测量精度的途径,并给出了空间点位置测量实例。