基于透视投影模型的表面三维测量的实现

将明暗恢复形状(SFS)技术应用于表面三维视觉测量.针对传统SFS求解模型的不足,引入一种基于透视投影的反射图模型,并采用高效、简便的灰度梯度算法对该模型进行求解和误差分析.实验结果表明,与正交投影模型相比,透视投影模型的三维表面测量效果显著提高.     

利用平行透视投影模型的位姿迭代估计

提出了一种利用平行透视投影模型的高效位姿迭代估计方法来提高单目视觉测量系统的精度和鲁棒性.通过引入齐次坐标表示,避免了现有算法对平行透视投影参考点选择的限制.首先,研究了平行透视投影模型下使用齐次坐标求解目标位姿的方法,阐述了它的几何意义.然后,通过迭代的方式将其应用于一般透视模型下目标位姿的高精度估计.仿真实验结果表明,本文方法提高了基于平行透视投影模型的位姿迭代估计的精度,速度和抗噪性能.实物测量结果表明,本文方法的平移测量精度优于0.1 mm,旋转测量精度优于0.1°,可以满足各种视觉检测系统的要求.另外,使用标志点和图像特征亚像素定位技术还可进一步提高该算法的精度.     

快速离焦投影三维测量技术

随着数字投影技术的发展,基于投影的三维面型测量技术在多种场合得到广泛应用。基于相移的结构光投影测量技术以其算法简便精度较高得到较快发展。但投影仪为非线性仪器,会影响强度变化,进而影响相位测量精度;此外由于投影仪工作原理的投影速度受到限制。离焦投影技术的出现为高速测量和高精度测量提供了新的方法。总结了目前国内外对离焦投影技术的研究现状;从投影工作原理、相移算法、解包裹算法、误差补偿、条纹调制、标定技术及离焦投影技术的相关技术细节进行全面介绍,为数字离焦投影三维测量工作的研究提供参考。     

基于彩色条纹投影术的三维形貌测量

物体表面三维形貌数据的获取在智能制造、航空航天、文物保护、医疗卫生、远程教育等领域有着广泛的应用。三维形貌数据的获取受限于系统硬件的性能,特别是现有数字投影系统的投影速度,无法快速测得物体面形的三维形貌。彩色成像和投影系统的出现,为并行多颜色通道三维成像系统提供了新的研究方向。详细综述了基于彩色条纹投影术的三维形貌数据测量研究的现状。具体包括彩色条纹投影术的基本原理、彩色条纹调制和解调相关技术、三维成像系统的标定、以及未来的研究方向。接着给出几个利用彩色条纹投影术获取物体表面三维形貌和彩色纹理的实例。为彩色条纹投影术测量物体表面三维形貌数据提供了详尽的综述,并指明了未来潜在的研究新方向。     

光栅投影三维测量的原理及关键技术分析

针对光栅投影三维测量技术的原理进行了综述,并就国内外的发展和应用状况,对测量中的关键技术,如相位测量、解相位、面形连续性、数据配准和拼接等进行了分析,说明了该测量方法的优越性。     

采用准正弦投影光场的三维面形测量系统

本文提出一种直接由罗奇光栅离焦产生准正弦投影光场,进而采用离散相移技术对观察光场解调,实现三维面形测量的方法。研究了准正弦光场随离焦量的变化规律,离散相移次数与测量精度的关系,建立了一个微型计算机三维面形测量系统,给出了该系统对实物模型的测量结果。     

动态三维测量中图像同步高速投影与采集的原理及实现

基于结构光的动态物体三维面形测量对航空航天、能源和汽车等领域的科学研究与工程应用具有重要作用。然而现有测量设备单次测量时间过长,难以实现对动态物体三维面形的测量,其中主要的难点在于图像高速同步投影与采集。提出了一种图像精确同步高速投影与采集的方法,该方法通过实验测定出数字微镜翻转延时和触发曝光延时,设计了帧触发信号、数字微镜翻转、LED光源点亮和相机曝光之间耦合工作的精确时序,从而实现了220帧/秒图像的精确投影与采集,为动态物体三维面形测量设备的开发提供了良好的技术基础。     

基于CCD透视投影的智能车控制算法的研究

提出了一种基于摄像头透视校正原理的智能车单点控制方法。用CCD作为智能车路况巡线传感器，对CCD所采集图像以透视校正原理进行均匀分割，以分割单元的相对位置控制智能车转角，用模糊控制算法对智能车速度进行控制。整体算法结构简单，易于实现，对智能车能达到快速巡线，平稳行驶的目的。     

一种基于投影校正的在机工件三维重构方法

提出了一种新的基于投影校正的移动式单目视觉三维重构方法。在投影校正后的立体图像对平面上,所有极线相互平行且处于水平方向,共轭极线位于同一条水平线上,使单目摄像机在移动前后的两个位置拍摄的图像的对应点匹配搜索从二维平面降至一维水平线,为图像匹配提供了极为有利的约束条件。采用该投影校正的方法对铣床上的工件进行了三维重构,证明了该方法的有效性。     

圆柱曲面透视投影失真的图像校正

针对机器视觉系统中透视投影导致的钢管、桥梁拉索等圆柱表面缺陷测量不准的问题,提出了一种圆柱曲面透视投影失真的图像校正方法。该方法在提取圆柱成像区域、明确横向和轴向方向的基础上,基于圆柱曲面的透视投影特性,将产生的失真分解为轴向变形和横向变形,利用系统成像参数和圆柱半径建立校正图像与原图像的坐标对应关系,通过最邻近插值法进行像素映射实现透视投影失真校正。实验结果表明,该方法对不同直径圆柱的图像均有良好的校正效果,校正后的图像消除了圆柱曲面“近大远小”透视变形和倾斜投影变形;进行棋盘格模拟校正时,6个圆柱棋盘格边长的测量误差从校正前最高的14.9%降低至校正后的1.2%;进行划痕测量时,两种直径的原图像的最大误差分别为78.0%与61.8%,经本文方法校正后,两种直径的最大误差仅为5.9%与5.5%,校正效果显著。     

一种光学三维型面测量中的阴影去除方法

三维测量获得的点云数据一般须进行去噪处理以保证重构曲面的精度,光学三维测量中这些噪点主要是由阴影形成的,因此阴影去除的效果直接影响到反求工程的效率和精度.采用基于Gray-code投影的方法实现三维面型测量,根据Gray-code唯一、有序的特点,在测量过程中进行阴影处理,可以有效地去除阴影,从而去除测量结果中的噪点.该方法可以避免噪声,保证点云数据的准确性,为后续的曲面重构提供便利,在反求工程中具有重要的实用价值.     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

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.     

基于射影几何的目标点三维坐标值测量

针对机械手抓取的目标物其空间位置难以定位的现状提出如下方法：在由双摄像机采集到的两幅图像中利用模板匹配找到目标物,测定其中心点的图像坐标,将其坐标值代入摄像机的成像模型中进而算出该点的三维坐标值。该方法具有精度高、适用性强的特点。实验结果表明,用该方法确定的目标物位置能够达到机械手抓取所需的精度要求。     

基于地貌学的零件表面三维形貌评定

Motif方法作为轮廓法的一种,用7个参数可以完成2维粗糙度和波纹度的评定.近年来,国际上加大了对零件三维形貌评定方法的研究,基于地貌学的理论和Motif方法,对零件三维表面结构要素进行了定义,采用变化树和图形分割等方法,用特殊的点和线表述零件表面山峰和谷地的特性,用谷地的概念描述3维Motif.为了避免过分割现象,需要将无意义的谷地合并为有意义的较大的谷地.峰顶密度、封闭的谷周面积、封闭的谷体体积等评定参数可用于零件三维表面形貌的评定.     

一种基于相位法的彩色三维形貌测量方法

基于相位法的三维形貌测量。提出了一种建立被测物体彩色三维形貌的方法。该方法采用主动光源投射一组光强呈余弦变化的光栅。并由一台黑白CCD工业摄像机对被测物体拍摄从而实现三维形貌的重建;然后对被测物体进行三色光投射。同时黑白工业摄像机拍摄被测物体,通过对所得图片进行分析。实现被测物体的色彩恢复。实验结果表明,该方法能够快速准确的获得被测物体的彩色三维形貌,色彩度误差小,可有效解决黑白工业相机无法进行色彩捕捉这一问题。     

基于结构光技术的高光表面三维测量方法

分析了结构光技术对高光表面无法完整测量的原因,提出一种双目多次曝光测量和投影仪-摄像机单目测量相结合的三维测量方法。双目结构光系统中的两个相机采用不同的曝光时间采集一系列光栅条纹,并从每次曝光中选择高质量像素解相。将每次曝光的选择结果拼合成一张完整的相位图,并通过三角原理法计算三维坐标。双目结构只对左右相机可视区域测量,投影仪-摄像机单目测量避免了由于某个单摄像机视线存在高光或遮挡等原因引起的三维测量数据缺失问题,有效提高了测量结果的完整性。实验表明,上述方法测量高光表面具有良好的效果,系统测量精度可达0.06mm。