本文選題：三維拼接測量 + 周期校正�。� 參考：《南昌航空大學》2016年碩士論文

【摘要】：三維測量在現(xiàn)代工業(yè)制造包括產(chǎn)品尺寸檢測、產(chǎn)品質(zhì)量控制、逆求工程、機器人視覺、人臉識別、3D打印及其他工業(yè)生產(chǎn)中都具有廣泛的應(yīng)用�；诮Y(jié)構(gòu)光的條紋投影輪廓術(shù)由于其非接觸、全場測量和易于信息處理等優(yōu)點,受到諸多相關(guān)學者探討與研究,在三維測量中具有重要意義。隨著科技的發(fā)展,大面型尺寸的測量、檢測逐漸成為工業(yè)產(chǎn)品制造的關(guān)鍵問題和發(fā)展趨勢,并成為三維測量領(lǐng)域新的研究熱點。如在航空航天領(lǐng)域,飛機、發(fā)動機葉片等,在交通運輸領(lǐng)域,汽車、船舶等,其測量面積大,被測面復(fù)雜,精度要求高,傳統(tǒng)的三維測量方法很難滿足該領(lǐng)域的測量要求�；诮Y(jié)構(gòu)光的大物體三維拼接測量方法在其完整的三維信息獲取方面有著重要意義。針對大物體三維測量,當采用相交軸測量系統(tǒng)時,通常出現(xiàn)如下問題。第一,受其遠距離、大視場、復(fù)雜大幅面等測量條件的影響,參考平面上的投影光柵條紋周期展寬嚴重,另外,CCD鏡頭的非線性畸變等,都將影響大物體三維面形測量精度。第二,受大物體幾何尺寸的約束,其單幅面測量范圍受限,無法通過一次性測量獲得其完整三維信息。故本文將從下面幾個問題進行相關(guān)探討和研究:由于CCD鏡頭非線性畸變的存在,采用了一種有效的CCD鏡頭畸變校正方法。自CCD相機標定基礎(chǔ)上,建立基于牛頓迭代法的CCD相機鏡頭畸變校正模型。同時改進提出了一種靈活、簡單的,利用已標定的相機來標定投影儀的方法。根據(jù)大物體的相位解包裹和參考平面上投影條紋周期的變換規(guī)律,采用了一種基于參考平面上條紋周期校正的時間相位展開法的理論模型,在保證其高精度的情況下完成被測物單幅面三維測量。利用單目視覺三維拼接技術(shù),分別采用基于全局坐標系與LM優(yōu)化算法結(jié)合的標志點坐標轉(zhuǎn)換拼接方法和基于柱坐標系的大物體三維拼接測量方法,獲得大物體完整的三維數(shù)據(jù),彌補其單幅面測量受限問題。實驗結(jié)果表明,本文所使用的CCD鏡頭畸變校正方法對其非線性畸變校正有良好的效果�；跅l紋周期校正的時間相位展開法,在實現(xiàn)參考平面投影條紋周期校正基礎(chǔ)上,能準確獲取被測面面形,提高測量精度。在結(jié)構(gòu)光單目三維測量中,基于全局坐標系與LM優(yōu)化結(jié)合的標志點坐標轉(zhuǎn)換拼接和基于柱坐標系的大物體三維拼接實驗中,均能有效的完成大物體的三維拼接測量,其整體拼接測量精度為0.20mm。誤差在允許范圍之內(nèi),能夠精確的完成大物體三維拼接測量。
[Abstract]:3D measurement is widely used in modern industrial manufacturing, including product size detection, product quality control, reverse engineering, robot vision, face recognition 3D printing and other industrial production.Fringe projection profilometry based on structured light has been discussed and studied by many relevant scholars because of its advantages of non-contact, full-field measurement and easy information processing, which is of great significance in three-dimensional measurement.With the development of science and technology, the measurement of large surface size has gradually become the key problem and development trend of industrial product manufacturing, and has become a new research hotspot in the field of three-dimensional measurement.For example, in the field of aerospace, aircraft, engine blade and so on, in the field of transportation, automobile, ship and so on, the measurement area is large, the measured surface is complex, and the precision is high. The traditional three-dimensional measurement method is difficult to meet the measurement requirements in this field.The measurement method of 3D splicing of large objects based on structured light is of great significance in obtaining the complete 3D information.When using the intersection axis measurement system, the following problems usually occur in the three-dimensional measurement of large objects.First, due to its long distance, large field of view, complex large format and other measuring conditions, the period of projection grating fringe on the reference plane is widened seriously, and the nonlinear distortion of CCD lens will affect the measurement accuracy of large object.Second, restricted by the geometric size of large object, the measurement range of single format is limited, and the complete 3D information can not be obtained by one time measurement.Therefore, this paper will discuss and study the following problems: due to the existence of nonlinear distortion of CCD lens, an effective CCD lens distortion correction method is adopted.Based on the calibration of CCD camera, the lens distortion correction model of CCD camera is established based on Newton iteration method.At the same time, a flexible and simple method to calibrate the projector by using the calibrated camera is proposed.According to the phase unwrapping of large objects and the transformation of the period of projection fringes on the reference plane, a theoretical model of time phase unwrapping method based on the correction of the period of fringe on the reference plane is adopted.In order to ensure its high accuracy, the single-format three-dimensional measurement of the object under test is completed.By using the monocular vision 3D splicing technology, the marking point coordinate transformation and splicing method based on the global coordinate system and LM optimization algorithm and the large object 3D splicing measurement method based on the cylindrical coordinate system are adopted, respectively, to obtain the complete 3D data of the large object.Make up for the limited problem of single format measurement.The experimental results show that the CCD lens distortion correction method used in this paper has a good effect on the nonlinear distortion correction.Based on the time phase unwrapping method of fringe periodic correction, based on the reference plane projection fringe period correction, the surface shape can be accurately obtained and the measurement accuracy can be improved.In the monocular 3D measurement of structural light, the coordinate conversion and splicing of mark points based on the combination of global coordinate system and LM optimization and the experiment of 3D splicing of large objects based on cylindrical coordinate system can effectively complete the 3D splicing measurement of large objects.The accuracy of the whole splicing measurement is 0.20mm.The error is within the allowable range, and the measurement of large objects can be completed accurately.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1762506