【摘要】：由于機(jī)器視覺(jué)具有非接觸性、快速、高柔性的優(yōu)點(diǎn),在零部件形位尺寸測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在機(jī)器視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中,相機(jī)標(biāo)定是必不可少的關(guān)鍵步驟,相機(jī)標(biāo)定的精度決定著尺寸測(cè)量的精度。三維的空間點(diǎn)和二維的圖像點(diǎn)之間的關(guān)系用相機(jī)成像模型描述,而相機(jī)標(biāo)定就是求解成像模型的參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)更大范圍的測(cè)量以及避免由于工件的遮擋,需要采用多個(gè)相機(jī)從不同的角度拍攝測(cè)量空間。因?yàn)橄鄼C(jī)標(biāo)定通常需要已知幾何信息的標(biāo)定物,而測(cè)量范圍越大所需的標(biāo)定物越大,而目前最常用的標(biāo)定物的尺寸有限,所以目前最常用的相機(jī)標(biāo)定方法只適用于小視場(chǎng)的場(chǎng)景,在大視場(chǎng)中難以應(yīng)用。因此,研究大視場(chǎng)立體視覺(jué)標(biāo)定技術(shù)具有重要意義。針對(duì)上述問(wèn)題,本文采用一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、大尺寸的標(biāo)定物,該標(biāo)定物稱為標(biāo)定桿。在此基礎(chǔ)上,首先獲得易于處理的標(biāo)定桿圖像。從圖像中提取出感興趣區(qū)域,對(duì)該區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn)行亞像素邊緣檢測(cè),并采用橢圓擬合算法由亞像素邊緣獲得橢圓中心,以橢圓中心近似代替標(biāo)定桿的特征中心的投影,并實(shí)現(xiàn)標(biāo)定桿的特征與其在圖像的投影的匹配以及分析了以橢圓中心代替特征中心的誤差。對(duì)鏡頭畸變校正算法進(jìn)行研究。由標(biāo)定桿的四個(gè)共線點(diǎn),基于交比不變性獲得鏡頭的一階徑向畸變參數(shù);由相機(jī)之間的對(duì)極幾何約束,非線性優(yōu)化一階、二階徑向畸變參數(shù)。對(duì)多相機(jī)標(biāo)定算法進(jìn)行研究。提出一種基于歸一化算法的由基本矩陣獲得射影投影矩陣,最終獲得度量投影矩陣的相機(jī)分層逐步標(biāo)定法,并基于對(duì)極幾何約束優(yōu)化優(yōu)化特征點(diǎn)坐標(biāo)以及采用M估計(jì)優(yōu)化基本矩陣,通過(guò)最小化重投影誤差優(yōu)化相機(jī)參數(shù)。最后編寫基于C++和OpenCV的立體視覺(jué)標(biāo)定程序,并對(duì)鏡頭畸變校正算法和多相機(jī)標(biāo)定算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,包括仿真實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證算法的穩(wěn)健性、精度能夠滿足測(cè)量要求。
【圖文】：

激光雷達(dá)是一種非接觸式測(cè)量設(shè)備，其集成了激光發(fā)射、接收和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過(guò)激光測(cè)距獲取零部件的表面形貌，但是波束較窄易受環(huán)境影響[1]。(三)室內(nèi) GPS 測(cè)量法室內(nèi) GPS 測(cè)量法需要在測(cè)量空間內(nèi)放置至少兩個(gè)發(fā)射器并設(shè)置覆蓋全場(chǎng)的接收器，基于三角測(cè)量原理判斷各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的空間位置，但是該方法使用比較復(fù)雜、設(shè)備較多而且易受環(huán)境影響[2]。(四)激光跟蹤儀測(cè)量法激光跟蹤儀是一種高精度測(cè)量設(shè)備，其集成了角度編碼、激光測(cè)距和光學(xué)跟蹤等模塊，在大范圍測(cè)量中，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴[3]。(五)機(jī)器視覺(jué)測(cè)量法機(jī)器視覺(jué)憑借著非接觸、快速、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量領(lǐng)域使用越來(lái)越廣泛。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光雷達(dá)、激光跟蹤儀如圖 1-1 所示。

華南理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文基于視覺(jué)的三維重建技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。零部件表面紋理信息不豐富，如果直接采用雙目視覺(jué)重建零部件三維形狀，那么得到的三維點(diǎn)云是非常稀疏的。過(guò)于稀疏的點(diǎn)云在零部件尺寸檢測(cè)、逆向工程中沒(méi)有意義。為了獲得密集的三維點(diǎn)云，通常采用一個(gè)結(jié)構(gòu)光 3D 掃描儀掃描零部件，而雙目視覺(jué)跟蹤 3D 掃描儀并求解掃描儀在每個(gè)時(shí)刻的位置和姿態(tài)，從而把掃描儀在不同時(shí)刻獲得的點(diǎn)云拼接到一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系。手持式和機(jī)器人裝配式掃描儀如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TB852.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 李光樂(lè);黃文有;劉青松;鄧志燕;;面向水下雙目視覺(jué)的改進(jìn)張氏標(biāo)定方法及實(shí)驗(yàn)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年12期

2 史坤峰;吳福朝;;相機(jī)一維標(biāo)定的最優(yōu)加權(quán)線性算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

3 劉書(shū)桂;姜珍珠;董英華;張宏玲;;采用移動(dòng)光靶標(biāo)的分區(qū)域相機(jī)標(biāo)定[J];光學(xué)精密工程;2014年02期

4 楊博文;張麗艷;葉南;馮新星;李鐵林;;面向大視場(chǎng)視覺(jué)測(cè)量的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年09期

5 孫楠;張麗艷;葉南;王宏濤;;基于十字靶標(biāo)的雙目立體測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

6 胡浩;梁晉;唐正宗;史寶全;郭翔;;大視場(chǎng)多像機(jī)視頻測(cè)量系統(tǒng)的全局標(biāo)定[J];光學(xué)精密工程;2012年02期

7 趙玉華;袁峰;丁振良;李晶;;大視場(chǎng)多視覺(jué)傳感器測(cè)量系統(tǒng)的全局標(biāo)定方法[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

8 田震;張s，

本文編號(hào)：2625116