本文選題：雙目立體視覺(jué) + 攝像機(jī)標(biāo)定　； 參考：《蘭州理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：鋁是需求量?jī)H次于鋼鐵的有色金屬材料,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中處于重要地位。近年來(lái),隨著電解鋁產(chǎn)量的逐年遞增,對(duì)高速鋁錠連續(xù)鑄造生產(chǎn)線的市場(chǎng)需求也日益迫切。在鋁錠鑄造生產(chǎn)線上,鋁錠垛需要在打包、計(jì)量和打標(biāo)工位啟停,由于每垛鋁錠重量高(重達(dá)1噸左右)、慣性大且非規(guī)則,生產(chǎn)線的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)導(dǎo)致鋁錠垛在這些工位定位困難,目前基于到位信號(hào)檢測(cè)控制鋁錠垛停止的策略難以滿足高速鑄造生產(chǎn)需求;另一方面,在某些工位,鋁錠垛定位不僅僅是測(cè)量位置信息,也需要測(cè)量鋁錠垛的空間位姿信息。鑒于以上原因,研究鋁錠垛靜止?fàn)顟B(tài)的二次定位方法具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本論文針對(duì)鋁錠垛的靜止?fàn)顟B(tài)的二次定位需求,提出采用雙目立體視覺(jué)測(cè)距定位的方法。第一,首先確定了雙目視覺(jué)測(cè)量方案,采用Zhang攝像機(jī)標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,以求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù);根據(jù)攝像機(jī)光軸上點(diǎn)的坐標(biāo)固定特性,攝像機(jī)外參進(jìn)行左右攝像機(jī)分別獨(dú)自標(biāo)定,利用線性方程求解攝像機(jī)的其余參數(shù),完成對(duì)兩臺(tái)攝像機(jī)的基線長(zhǎng)度、光軸夾角和坐標(biāo)系相對(duì)位置的標(biāo)定。第二,針對(duì)采集到鋁錠垛圖像特征點(diǎn)提取與匹配算法,選擇了比SIFT算法性能更好的SURF為基礎(chǔ)算法,依據(jù)鋁錠垛面高反光、紋理復(fù)雜的特點(diǎn),提出把打包鋁錠垛鋼帶作為特征點(diǎn)提取的主要依據(jù),在改進(jìn)SURF特征點(diǎn)提取的基礎(chǔ)上提出采用KD-tree樹(shù)索引,對(duì)提鋁錠垛鋼帶上的特征點(diǎn)進(jìn)行距離約束,最終得到特征點(diǎn)。特征點(diǎn)匹配基于Harris角點(diǎn)匹配方法,基于先驗(yàn)知識(shí)提出基于Harris角點(diǎn)和改進(jìn)的SURF特征提取算法相結(jié)合的立體匹配算法。第三,為解決實(shí)際測(cè)量測(cè)距光軸可能不平行問(wèn)題,基于兩臺(tái)攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的平移轉(zhuǎn)換和兩臺(tái)攝像機(jī)光軸之間夾角轉(zhuǎn)換,對(duì)平行式立體視覺(jué)模型的測(cè)距公式進(jìn)行了修正。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的方法的有效性,可以滿足鋁錠垛定位要求。
[Abstract]:Aluminum is a non-ferrous metal material in demand second only to iron and steel, and it plays an important role in the national economy. In recent years, with the increasing production of electrolytic aluminum, the market demand for high speed aluminum ingot continuous casting production line is increasingly urgent. In the aluminum ingot casting production line, the aluminum ingot stacking needs to start and stop at the packing, metering and marking stations. Because of its high weight (up to 1 ton weight, large inertia and irregular inertia), the chain transmission of the production line causes the aluminum ingot stacking to be difficult to locate in these stations. At present, the strategy of controlling the stop of aluminum ingot stack based on in-place signal detection is difficult to meet the demand of high-speed casting production. On the other hand, in some stations, the location of aluminum ingot stack is not only measured position information, but also needs to measure the space position information of aluminum ingot stack. In view of the above reasons, it is of great value to study the secondary positioning method for the static state of aluminum ingot stacking. In this paper, a binocular stereo vision location method is proposed to meet the secondary positioning requirement of aluminum ingot stacking. Firstly, the binocular vision measurement scheme is determined, and the camera is calibrated by Zhang camera calibration method to solve the internal parameters of the camera, according to the fixed characteristics of the coordinates of the points on the camera axis, the camera is calibrated by the Zhang camera calibration method. The external parameters of the camera are calibrated independently, and the other parameters of the camera are solved by linear equation. The baseline length, the angle of the optical axis and the relative position of the coordinate system are calibrated for the two cameras. Secondly, according to the feature point extraction and matching algorithm of aluminum ingot stacking image, the SURF algorithm, which has better performance than SIFT algorithm, is selected as the basic algorithm, according to the characteristics of high reflection and complex texture of aluminum ingot stack surface. Based on the improved SURF feature point extraction, a KD-tree index is proposed to restrict the distance between the feature points on the aluminum ingot stacking steel strip, and finally to obtain the feature points. Feature point matching is based on Harris corner matching method. Based on prior knowledge, a stereo matching algorithm based on Harris corner and improved SURF feature extraction algorithm is proposed. Thirdly, in order to solve the problem that the optical axis of measuring ranging may not be parallel, the ranging formula of parallel stereo vision model is modified based on the translation conversion between two camera coordinate systems and the angle conversion between the optical axes of two cameras. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified by experiments, which can meet the requirements of aluminum ingot stacking location.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG292;TP391.41

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本文編號(hào)：1804838