双传感器激光视觉测量系统的校准

构建了由2个结构光传感器组成的激光视觉三维测量系统,建立了测量系统的数学模型.提出了一种基于未知运动的平面靶标获得测量系统全部参数的现场校准方法.实验表明,传感器校准后的三维坐标精度为0.011、0.008和0.115 mm,所提出的校准方法无需依赖专门的三维测量设备,操作简单,促进了双传感器激光视觉测量系统的工程化三维测量应用.     

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。     

双目线结构光测量系统三维数据融合研究

在物体的三维重建过程中,常用的立体视觉测量和激光三角测量都存在着一定的局限性,适用性不强。为了快速获取点云数据更为丰富、精度较高的三维模型,结合两种方法构建了一套扫描式三维测量系统。首先提出了基于HSV颜色空间的亚像素激光中心提取算法,实现了对激光中心的精确提取;然后借助立体视觉系统来获取空间标志点的三维坐标,并根据标志点的位姿不变性完成帧间点云数据的拼接,分别得到立体视觉系统和激光三角系统的整体三维数据;最后通过建立全局坐标系将两种测量方法得到的数据进行统一融合,获取了更加丰富的点云数据。实验证明,该方法可以快速获取物体表面丰富的三维点云数据,测量误差在1 mm以内。     

基于双目立体视觉测量原理的物体运动速度测量

采用双目立体视觉测量系统进行炮弹速度的测量, 实现一种利用无速度测量因素测量设备测速的新方法。选择合适参数的两 台摄像机获得被测物体清晰的像,将两台摄像机搭建成光轴平行的双目视觉测量 系统,获得炮弹在运行过程中的每一时刻的三维轮廓数据,根据获得的三维数据进 行空间位置节点的三维插值,得到炮弹在t时间段内运行的距离,并求取平均 速度。仿真实验结果表明,本文方法可以准确、快速利用无速度测量因素的测量 设备获得炮弹的运行速度。     

三维激光扫描测量系统的三维图像数据压缩

三维彩色激光扫描测量系统是利用计算机视觉的原理对物体进行三维测量和重建,以获取物体的三维图像。三维图像的数据量很大,文中研究了三维图像的压缩策略和算法,采用三角形条带的网格压缩方法,以及顶点数据的编码方法,可以把三维图像的存贮空间减小到压缩前数据的１／６,从而有效地解决了测量系统在实际应用环境下的图像存贮和传输问题。     

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。     

管道内表面圆结构光视觉三维测量系统

为保证管道运输安全,需要对管道进行定期维护和检测。采用视觉检测原理,提出了一种基于圆结构光三维视觉检测的管道内表面测量系统。针对管道内表面测量空间受限的约束,基于圆结构光视觉检测原理,提出了视觉传感器的纵向排列结构模式,并搭建了管道内表面圆结构光视觉检测系统。针对圆结构光特点,设计了圆环形平面标定靶标,实现了圆结构光检测系统的标定,并基于该圆结构光视觉检测系统对工业管道内表面进行了三维测量。实验结果表明:该系统的标定不确定度为0.081 mm,针对管道内表面,具有较高的测量精度。     

民用车载视觉增强系统发展现状

综述了三种民用车载视觉增强系统的性能特点与研究现状,分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。首先简述三种民用车载视觉增强系统的工作原理,并对三种系统的典型产品进行了性能比较;然后介绍了三种系统的国内外发展情况以及主要产品特点;最后分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。     

多传感器线结构光视觉测量系统全局校准

针对现有多传感器线结构光视觉测量系统全局校准过程中通常需要三维测量设备、校准过程复杂等问题,提出了一种基于一维靶标的多传感器线结构光视觉测量系统全局校准方法。此方法以一维靶标为中介,首先由每个线结构光视觉传感器得到光条与一维靶标相交点在各自测量坐标系下的三维坐标,然后由交比不变性得到相交点在一维靶标坐标系下的坐标,进而...     

基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法

为了实现精确放疗过程中精确定位和肿瘤位置的精确测量,建立了基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统,并对系统所采用的摄像机标定方法、标记点识别及其三维坐标计算、摆位系统的位置验证等算法进行研究。建立基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统;提出了一种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的摄像机标定新方法;采用Roberts梯度算子对图像分割的方法,识别标记点中心并计算其三维坐标;通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误差,实现放疗过程中位置验证和精确摆位。实验结果表明:摄像机的标定精度为36.5×10-3 mm和各个标记点的三维坐标平均偏差为δX=0.573mm、δY=0.495mm、δZ=0.430mm,测量方法可获得较高的标定精度和摆位精度,能满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。     

基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统

利用计算机视觉进行位姿测量的方法广泛应用于机器人系统、运动体控制系统和精密检测系统。研究和设计了一种基于固定靶标的单目视觉定位系统和方法,用最少硬件资源实现精密定位。首先,利用图像匹配的方法检测出平面靶标在图像中的坐标,图像匹配采用SIFT算法和映射匹配方法,之后利用固定靶标的特性求取中心点。实验利用多幅图像样本验证了图像匹配的准确性和鲁棒性。然后,针对呈矩形分布的PnP问题,提出了一种新的求解方法,以靶标控制点的图像坐标和空间坐标作为输入,得到了移动物体与摄像机的三维相对位姿。实验利用五维精密位移台移动目标物体并拍摄多副图像,结果表明位姿测量系统在800 mm范围内达到mm级精度,可以满足应用需求。     

雷达三维成像和雷达视觉

论述雷达成像及应用中的两个比较新的课题和研究方向，雷达三维成像和雷达视觉。主要论述三维成像的技术和方法，综述雷达视觉的理论与系统构成。     

基于主动式全景视觉的管道形变检测及重构技术的研究

研究了一种采用主动式全景视觉传感器(ASODVS)的 管道内表面全方位检测方法。基于主动式全景视觉检测原理, 提出了一种能够快速、全方位获取管道内壁三维点云信息,实现视觉检测管道形变的全景激 光视觉系统; 利用携带有ASODVS的爬行机器人进入管道内部,采集激光横断扫描全 景图像;然后根据提 取的管道内壁三维点云数据计算最小直径、横断面面积等几何特征判断变形率;最后根据三 维点云圆周分 布的特征,采用三角格网模型进行三维重构。实验结果表明:基于主动式全景视觉的管道内 壁全方位检测 系统能够实时完成对管道凹凸形变的检测和识别,并恢复管道内壁的三维形貌,具有较高的 检测精度。     

双目立体视觉系统的研究与应用

本文在双目立体视觉系统的测量原理、系统标定、特征点提取、特征点匹配以及三维空间点的重建等方面均进行了详细的研究,真实还原了三维空间的几何信息。随着科技的飞速发展,机器人技术越来越多地走进了人们的生活。其中,双目立体视觉系统由于可以很好的模拟实现人的双眼视觉功能,且具有体积小巧、制造成本低、测量效果好等优点,在空间三维测量领域得到了广泛的应用。     

视觉-线结构光组合技术在轨道检测中的应用

视觉-线结构光组合测量技术作为一种非接触测量手段,在轨道的安全性检测方面具有十分重要的研究意义。针对常规轨检设备存在的结构复杂和图像处理难度大等问题,本文设计了一种更为简捷有效的轨道检测装置系统。从视觉-结构光系统的轨道测量原理入手,介绍了结构光系统的三维测量方法、异向轨道的结构光模型统一、线条处理和轨距计算方法,并通过实验获得检测系统的相关参数。通过80组轨距测量数据进行验证,结果表明:最大误差为0.96 mm,均方根误差为0.56 mm,测量精度达到毫米级。此技术装置可有效满足一般的轨道检测需求。     

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。     

多传感三维运动坐标测量技术研究

提出了一种多传感器一体化的三维坐标测量系统,系统由带有激光三角测头、显微视觉测头和接触式测头的三坐标测量机组成。设计了视觉测头和激光三角测头的像素级融合技术得到被测物体的三维表面点云,然后经过相位相关匹配算法、边缘与区域相结合的分割方法、以直线为基元的表面识别方法等一系列步骤对表面点云进行处理,最终测出被测特征的几何参数。并提出了整个测量系统以及视觉测头的自标定技术。最后使用该测量系统对一个有高精度尺寸要求的光学仪器进行测量,重复性精度可达1．2μm。     

参数法P3P模型在视觉坐标测量中的应用

P3P问题的求解是视觉坐标测量系统建模的数学理论基础,传统上利用通用余弦定理和正弦定理求解.为快速精确地求取控制点三维坐标,提出一种利用参数法求解P3P模型解析解的计算方法,并将该模型应用到视觉坐标测量过程中,通过精确求解共线三控制点在摄像机坐标系下的坐标.进而求出与其位置关系已知的被测点三维坐标.介绍了该测量系统的结构、测量原理、计算模型、实验过程以及实验结果,并与传统的利用通用余弦求解模型的计算结果进行了比较,说明本计算方法不仅简单直观,而且精度较高,非常适合应用在视觉坐标测量过程中.     

远距离运动目标三维测量中图像匹配的研究

采用两个摄像机光轴平行的双目立体视觉测量系统,检测远距离运动物体的三维物体轮廓.阐述了该三维轮廓测量系统中的两个关键技术:提取出合适的图像特征;建立特征间的对应关系.将同一空间物理点在不同图像中的映象点对应起来,由此得到相应的视差图像,实现立体匹配,恢复出物体的三维轮廓.仿真实验结果表明,该三维轮廓测量方法容易实现、对硬件要求不高、精度较高和具有较高稳定性,能够满足远距离运动物体姿态和速度测量的要求.     

激光跟踪视觉导引测量中靶标球球心定位方法

为解决现有激光跟踪测量系统中存在的搜索区域大、定位速度慢等问题,提出了一种基于单目视觉测量系统求解激光跟踪仪靶标球球心三维坐标,以此作为导引信息,引导单台激光跟踪仪实现多基准点自动测量的方法。对视觉测量所采用的椭圆识别和基于单目摄像机的球心定位算法进行了研究。首先,根据靶标球成像的特点,介绍了基于Gestalt的椭圆识别算法,实现了靶标球图像特征的自动提取与识别。然后,介绍了基于单目摄像机的球心定位算法,即根据图像椭圆方程、相机焦距和球半径求解球心三维坐标,并进行了仿真验证。最后,进行了实际的靶标球图像自动识别与球心定位实验。结果表明,采用文中方法测量两靶标球间已知距离约为550 mm时的RMS误差为1.728 2 mm。激光跟踪仪激光束搜索范围得到大幅减小,基本满足自动测量的快速性和高效性等要求。