空间编码三维视觉传感器的研究

本文介绍了空间编码三维视觉传感的结构与测量原理,并针对它在测量物体的三维信息中所存在着的投影点和像点的对应不够准确的问题,提出了一种三维视觉传感用的结构光空间编码的新方法,解决了被动视觉传感匹配难的问题.通过投影仪将一空间编码图片投射到物体表面,经物体几何形状调制的图案被面阵CCD摄像机接收,然后通过计算机测控系统就可以得到物体三维信息.实验结果表明:采用此种空间编码新技术,仅用一幅图像且不需对摄像机进行标定就可以对物体三维信息进行动态测量.     

基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

基于单相机和投影仪的静态物体三维数字化研究

物体的三维重建是计算机视觉领域一项重要的研究内容.在单相机和投影仪系统下实现对静态物体的三维重建,首先利用张正友相机标定原理完成对相机和投影仪的标定,然后将格雷码投影到被测物体上,用相机进行图像采集.对采集到的图像进行阴影检测和像素点匹配,最后通过三角化实现物体表面三维点云重建.实验结果证实了本文方法具有可行性.     

双摄像机结构光三维测量系统自标定方法

针对双摄像机与投影仪结构光三维测量系统的标定问题,提出了极线约束条件下的自标定方法．依据极线约束理论,通过标定物上特征点与对应双摄像机的两个像点确定极线方程,建立了两个摄像机之间的平移和旋转关系矩阵．将多编码周期三角形灰度分布图案投射到标定物,获取特征点在投影仪上对应点的坐标,采用改进8点法建立投影仪与双摄像机关系矩阵的两个估计矩阵,利用对极距离为目标函数进行估计矩阵优化,得到双摄像机和投影仪的参数矩阵．采用该系统对平面和人脸进行了三维测量实验,结果表明平面测量的最大绝对误差不大于1．7mm,相对误差不大于0．18％,表明了该三维测量系统自标定方法的有效性．     

物体三维表面形状的自动化测量

介绍了一种三维物体表面形状的测量方法。传统的投影栅线(或云纹)法与相移法结合被用于三维表面形状的测量。由投影仪投影一束空间周期性分布的光学条纹至物体曲表面时,在物体表面可见到被其曲表面调制了的变形的光学条纹,它由计算机连接的高分辨率的CCD摄像机记录,在投影仪内的光栅由计算机控制移动数个位置,得到相应的光条纹分布的图像,这些图像的光强经过运算后可以得到一个相位图,当它与参考平面上的规则相位图相减时,则可以得到物体表面形状。     

结构光测量系统中光条中心的提取算法

在线结构光视觉测量系统中,光条中心的提取精度直接影响到整个系统的测量结果.由于光条宽度不同、光照不均匀及待测物体表面性质的差异,使得精确地提取光条中心存在一定难度.根据线结构光的特点提出了2种提取算法,分别为二值形态学细化算法和高斯分布的曲线拟合算法.实验结果表明,2种算法在测量中均具有可行性,且后者提取精度较高,更适合于光条中心线提取.     

基于格雷编码的彩色结构光快速三维测量技术

提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。     

小尺寸凹陷物体表面轮廓测量方法

在分析条纹投影测量物体轮廓方法的基础上,针对不规则小尺寸凹陷物体提出一种新的投影方法,采用激光光源和空间光调制器代替常用的投影仪,解决了小尺寸凹陷物体表面轮廓测量问题.在图像处理方面沿用了傅立叶变换技术,在滤波方面改进了传统滤波方法,实现了自动滤波处理.利用该投影系统和改进后的滤波技术对具有不规则小尺寸凹陷的物体进行了实际测量,证实了该方法的可行性.     

多目立体视觉三维重建系统的设计

针对工业产品质量检测过程中产品三维表面的重建问题,提出一种基于多目立体视觉三维重建方法.设计了一套由八个直线分布的工业相机构成的三维重建系统方案.首先通过图像采集模块,在八个不同方向对目标物体进行图像采集.其次对采集到的图像进行预处理,其中包括图像背景抑制和目标物体分割.然后通过相机标定模块,对八个相机进行标定,获得它们的内外参数,并结合Harris角点检测及高斯差分检测算法对预处理后的图像实现特征点提取.在此结果上,再利用三角形法对提取到的特征点进行匹配和校正.最后采用泊松表面重建方法准确地获取和优化角点,并找到角点特征的匹配点,从而对物体进行三维表面的精确重建.实验结果表明,设计的系统能够重建出静止物体的局部三维表面,重建结果中的物体表面完整,结构清晰,表面上的字符重建完整,能够很好地进行识别.     

基于模板匹配的铁路中心线提取方法研究

随着铁路设施的老化以及对运力需求的增加,需要对既有铁路线路进行改建,因此需要在不影响正常运营的情况下对既有线进行勘测.目前铁路既有线勘测的手段多采用传统人工测量方法,存在测量效率低、任务重、工序繁琐、反复上线等不足.针对上述不足,本文基于轨道移动激光扫描系统获取的绝对三维点云数据,采用基于最小二乘的二维模板点云匹配算法,联合迭代计算出钢轨轨面中心点位置,获得轨道中心线和轨距等相关参数.通过轨道试验场地的试验和结果分析表明,本文算法可有效提取轨道中心线,为既有线勘测提供准确的中线数据.     

双Kinect联合扫描点云配准方法

大型场景或者大尺寸物体的三维重建无法由单台设备完成,而由多台设备采集得到的点云位置偏移较大,一般的点云配准方法无法达到三维重建所需的精度。该文提出了一种基于Kinect标定的点云配准方法。首先通过棋盘格标定算法对两台Kinect进行标定,然后利用标定得到的相机内外参数计算不同视角下点云数据间的运动参数,接着根据得到的运动参数,对原始采集的点云数据进行初始配准。在此基础上,采用改进的迭代最近点算法,对初始配准后的点云数据进行精确配准。实验结果表明,与直接采用改进的ICP算法相比,该方法配准结果无明显的错位现象,且计算速度提高了15%左右。     

机器视觉中彩色伪随机编码投影系统及标定

为了研究基于三维场景单幅二维图像的不标定欧式重构理论,需要构造一个编码投影系统,并预标定出其相关参数,依据伪随机彩色编码的原理,代数射影几何中的交比不变性质,以及被视为逆向照相机投影系统的标定数学模型,提出了投影系统的标定步骤和方法．将一幅伪随机编码图案与投影系统相结合,构造了一种新的视觉投影系统．标定实验表明,由此系统将伪随机彩色编码图案投射到靶标空间,利用CCD照相机拍摄其图像,进行图像的特征点提取和数据处理后得到了投影系统的参数。     

新型背投式大屏幕显示系统的设计

本文介绍了一种100英寸彩色高亮度背投式显示系统的设计方案,该显示系统既可显示高清晰度计算机图像,又可显示视频和电视图像,其亮度远远超过普通彩电,可在明亮灯光下或非直射阳光下的室内环境中使用。     

基于VegaPrime战斗机飞行视景仿真系统研究

为实现对战斗机真实飞行过程的飞行视景仿真,深入研究了操纵杆、Multi Gen Creator、Vega Prime、Visual C++及MATLAB/SIMULINK之间的数据接口技术,通过Multi Gen Creator和Vega Prime建立战斗机三维动态场景,由MATLAB/SIMULINK建立战斗机数学模型进行飞行参数解算,设计了战斗机飞行视景仿真系统。视景仿真结果表明:该战斗机飞行视景仿真系统摆脱了过去应用各类传统视景仿真软件无法模拟战斗机真实运动规律的局限性,实现了战斗机飞行参数与三维视景的无缝衔接,能够真实地模拟战斗机飞行过程。该系统对飞行模拟器的研究及飞行员训练具有一定的参考价值。     

如何正确选择投影机投影的尺寸和亮度

多媒体教学中,如何正确地选择投影机的投影尺寸和亮度是必须解决的一个实际问题。本文就两者的关系及其对投影效果的影响进行了研究,并根据理论计算结合实际经验,提出了解决问题的方法。     

基于彩色编码投影仪的不标定三维重构算法

在机器视觉的研究中,三维场景重构的理论与技术是很重要的内容,在理论上已从标定三维重构发展到不标定三维重构．一般来说不标定三维重构是基于被动视觉原理,利用一个参数不变的摄像机,对同一幅场景在不同视点处获得的多幅图像序列(至少需要3幅图像)来实现的．基于一种伪随机彩色编码投影照明主动视觉原理,研究了仅利用一幅图像,在欧式空间不标定重构三维场景的算法．整个算法分三个层次,即分别依次由射影重构、仿射重构和欧式重构来实现．文中详细给出了各个层次上的算法原理与相互关系,并给出了实验验证结果．     

基于颜色与投影特征的车牌定位

车牌定位是车牌识别系统的关键技术。定位的准确与否直接影响车牌识别的结果。本文根据车牌的颜色特征和投影特征提出了一种综合颜色特征和投影特征相结合的定位方法,算法分为粗定位和精确定位。该方法较单一特征的定位方法有较好的通用性,可适应于不同背景、不同光照下的汽车图像,能够确定出车牌区域,准确率得到了较大提高。