基于线结构光扫描的足背三维轮廓重构

针对人体足背的三维建模问题,提出一种基于线结构光扫描的新型重构及测量方案。采用2台高分辨率CMOS摄像头,从不同角度拍摄照射在足背上的线结构光线,通过灰度重心法细化图像中的结构光线,经坐标转换获得足背的点云数据。对足背点云数据后跟处的盲区采用最小二乘曲线拟合法进行修复,并运用三维Delaunay网格化算法实现曲面重构,获得完整的足背三维轮廓。实验结果表明,该方案程序运行稳定,足部主要参数的绝对误差均小于4mm,具有较高的测量精确度。     

基于线结构光的三维坐标测量技术研究

传统的口腔修复体三维点云数据测量技术难以满足精度要求。为此,提出一种基于线结构光的三维坐标测量方法。在摄像机标定过程中,采用最小二乘法计算光平面方程,使用平移扫描和旋转扫描获取物体表面三维数据,以避免求解摄像机内外参数。实验结果表明,重建后的三维模型可以满足高精度近景三维测量的要求。     

线结构光扫描传感器结构参数一体化标定

为了精确快捷地标定线结构光扫描传感器的结构参数,提出了一种线结构光扫描传感器结构参数一体化现场标定的新方法,建立了线结构光扫描传感器的数学模型,根据张正友摄像机标定思想结合L-M非线性优化算法能快速精确地完成摄像机内外参数的标定,在此基础上,引入辅助线激光,通过反复多次提取两激光交点完成对线结构光平面精确标定。文章还介绍了如何获取激光交点以及精确提取交点坐标的方法,通过设计相关实验验证了本文方法的可行性,使系统精度优于24μm,能满足实际测量要求。     

基于双目结构光视觉的煤流量测量研究

在常规的双目视觉系统中,常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高,针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效,且需要消耗大量的计算资源,难以保证实时性;激光雷达在进行煤流量测量时,有效视场范围较小,对应的测量点数较少,扫描频率也较低,在带式输送机运行速度较快时,精度会大幅降低。针对上述问题,提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法,将线结构光引入双目视觉系统,利用线结构光的约束,将图像特征点匹配简化成左右2幅图像行之间的匹配。在保证双目系统相机光轴平行度的基础上,采用对应行匹配计算三维坐标点,提高采样频率和分辨率,进而提高煤流量测量精度,降低测量系统对光照和环境的依赖。点云获取：利用线结构光凸显煤料截面曲线,提取煤料截面中心线的图像坐标,利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像,建立双目结构光三维重建模型,左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标,实现点云的实时获取。煤流量计算：利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云,结合获取煤料点云,利用微元法对煤料三维点云进行采样,分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积,实现带式输送机煤...     

基于面结构光的机械工件三维扫描系统设计

针对工业机器人对自动化装配过程生产效率的提高以及工件拾取对三维扫描技术的应用需求,设计了能够准确提取机械工件表面点云的视觉系统。扫描系统主要由计算机、投影仪和工业相机构成。基于光学测量和机器视觉的原理,主要研究设计了扫描系统工业相机和投影仪的标定策略、结构光栅编码解码的检测策略以及点云重构的几何策略。对于机械工件三维扫描重构的多余背景平面点云,研究设计了通过随机选取点云并反复迭代构造背景平面实现分割的有效方法。实验结果表明采用面结构光技术,由投影仪投影不同频率的结构光栅在机械工件上,工业相机同步采集被机械工件调制的结构光栅图像,对图像中的光栅条纹进行提取并计算,并利用三角检测算法提取机械工件表面点云的方案具有高准确性,能够有效重构机械工件表面点云。     

基于线结构光和足底扫描的足部参数测量研究

针对现有足部轮廓三维重构方法精度低,鲁棒性差,成本昂贵且不符合实际足部生物力学研究要求等问题,设计了一种利用光学测量技术实现无接触式足部参数测量的系统。该系统一方面通过对足底扫描图像处理,构建足底轮廓点云,分割足底压力区域,计算足底相关参数;另一方面利用线结构光技术,重构足面轮廓,将足底轮廓点云与足面轮廓点云在系统规定世界坐标系内融合,形成完整足部轮廓点云,根据定义计算足部围度等足部系列参数。通过搭建相应硬件平台对多组人体足部进行测量,实验结果表明系统能够快速、精确地完成足部三维重构,具有很好的鲁棒性。     

双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法

提出了一种双目立体视觉和编码结构光相结合的三维重建方法。为了降低单纯双目立体视觉方法中稠密对应点匹配问题的复杂度,同时回避单纯编码结构光法中的投影仪标定难题,该方法将编码结构光条纹带来的空间约束引入双目立体视觉方法中。实验实现了物体表面的重建,且算法复杂度和实现难度较低。     

线结构光传感器结构参数标定的新方法

本文提出了一种简单、快速、高精度的线结构光传感器结构参数的标定方法．为求得光平面和摄像机间的位置关系，设计了一种简单、实用的梯形靶标，以测量光平面上点的坐标，并采用罚函数约束求解参数．该方法对可见光和不可见光的场合均适用．实验证明，这种方法具有较高精度．     

基于双目单视面和结构光的三维复原精度研究

介绍了基于双目单视面和结构光的三维复原方法.分析了影响复原精度的3个因素,并通过仿真和实验测定了光条在空间中不同位置所还原的三维信息的误差;分析了双目相机的相对角度以及相对距离对精度的影响.得出了一个适用于工程应用的结论,并给出了双目相机的最佳相对位置以及待测物的最优距离范围.在给定的实验条件下,三维复原测量精度达到了0.1 mm.     

结构光与双目视觉相结合的三维测量

在三维测量技术中,传统的双目立体视觉方法计算量大,对没有明显特征的图像,匹配精度较低。本文将基于结构光的三维测量技术与双目成像技术相结合,解决了特征点搜索的困难,提高了测量的精度。与传统结构光成像技术相比,采用常规的双相机立体标定,不需要进行投影仪标定,降低了系统的复杂性,提升了系统的可操作性和灵活性。最后,运用该技术进行三维测量实验,测量结果表明了该技术的可行性。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

基于机器人系统的线结构光视觉传感器标定新方法

在总结了已有线结构光视觉传感器标定方法的基础上,提出了一种应用机器人系统对线结构光视觉传感器进行标定的新方法。借助于一维光平面对准特殊设计的圆阵列平面标靶,实现对标定特征点的获取,不需要额外对光平面进行标定。在此基础上,还提出以线性化的两步标定方法来求解传感器模型参数,完成了线结构光视觉传感器的标定。该方法操作简单、效率高。实验结果证明:该方法切实可行,测量精度优于0.06mm。     

改进格雷码结构光双目视觉工件3D测量

机器人喷涂、焊接、研磨等现代制造过程,通常需要获取工件3D几何形状信息以实现路径自动规划。针对此需求,提出了一种改进灰度编码的结构光双目视觉成像与三维测量系统。在离线标定获得相机参数的基础上,采用黑白反向重投影方法解决传统格雷码结构光成像中边界模糊问题;同时,提出快速区域块搜索算法,用于立体匹配和视差图生成;最后,采用Lanczos插值算法填补遮挡造成的视差图空白,从而获得完整的深度信息,实现工件高精度3D重建。实际工件成像实验结果表明：该方法能够实现工件快速、高精度三维重建,尤其对无纹理和弱纹理目标能获得较好的结果,能够满足工业环境测量需求。     

基于线结构光的散热器三维重构与点胶定位系统

为了提高对散热器点胶操作的工作效率,减少对散热器的损伤以及人工消耗,该文设计了基于线结构光的散热器三维重构与点胶定位系统。整体结构系统主要由上料机构、点胶定位机构、下料机构三部分组成。其中,点胶定位机构主要涉及散热器表面数据采集、滤波、三维重建以及机械臂点胶操作。为了获取优质的散热器表面点云数据,综合使用滤波算法对数据进行预处理,利用点云数据可以对散热器进行定位和表面测量,为后续的点胶动作提供位置信息,进而完成机械臂点胶操作。     

双目结构光系统仿真建模和误差灵敏度分析

结构光系统目前在三维测量、逆向工程等领域应用日益广泛,然而关于结构光系统性能评测方法的研究成果仍然很少,仅有少数国际标准给出了3D扫描系统的性能评测方法.本文首先建立了双目结构光系统的仿真模型,其中包括了相机镜头畸变模型和针孔成像模型,实现投影仪投射数字正弦条纹的仿真和被扫描的靶球特征量仿真计算,采用的三维重建方法为光学三角法.然后基于仿真模型,对其基线距离相关的误差灵敏度进行了仿真,发现靶球中心位置和靶球球心距对基线距离误差具有较高的灵敏度,可以作为测试方法的输出.最后,如果只考虑基线距离误差,标准测试方法中的校准球棒的位置应在测量范围内的相对距离尽可能大,为标准性能评测方法提供了改进建议.     

基于视觉检测站线结构光传感器的标定方法

将一种基于交比不变性的标定方法应用于工业现场,实现对白车身柔性激光视觉检测站中线结构光视觉传感器的现场标定.利用平面靶标在传感器测量空间内自由移动,结合其数学模型,实现传感器中摄像机的标定;利用透视投影交比不变性获取标定特征点实现对传感器的现场标定.实验结果表明:该方法标定精度高,传感器测量标定精度完全满足白车身测量精度要求.     

基于激光线扫描传感器的大自由曲面测量系统

大型自由曲面的测量对于逆向工程、产品质量检测等具有重要意义.基于激光线扫描传感器与可大范围运动的工业机器人手臂,提出了一种非接触、高效率的测量方法.论述了测量系统的原理与组成结构,研究了自由曲面的数据处理技术,着重分析了系统所采用的点云拼合方法.实验结果表明:该方法能够实现较高精度的测量,对大型自由曲面的测量效果也较为理想.     

一种基于运动的线结构光视觉测量系统标定方法

针对船体分段数字化测量提出了一种基于直角坐标机器人的线结构光视觉测量系统.通过控制机器人的运动,安装在其末端的线结构光视觉传感器对固定的平面靶标成像,实现了摄像机坐标系与机器人坐标系位姿关系标定;同时利用交比不变性原理获取平面靶标上的特征点坐标,完成了结构光平面参数的标定.该方法易于实现,通过对已知的标准工件进行测量实...     

基于线结构光传感器的公路平整度测量系统

研制了基于线结构光传感器的公路平整度测量系统,用于测量铺设完成但未凝固之前的水泥路面平整度。该系统利用四套线结构光传感器来测量路面特定点的三维数据,通过激光测距仪获得距离信息,提出了一种测量系统运动颠簸误差修正方法,设计并研制了颠簸误差传感器。设计了一种新型全局平面靶标,可一步同时完成多个传感器摄像机内、外部参数和光平面位置参数的快速标定与坐标系统一。对系统进行了标定实验、精度验证实验及实际测量实验,实验结果证明该系统测量精度可达到0.2mm以上。