目前,三維掃描測頭和工業(yè)機器人已被集成應用于汽車、航空、航天等領(lǐng)域中復雜曲面類零件和產(chǎn)品的在線檢測,但由于依賴機器人本身的定位精度,難以實現(xiàn)高精度測量。為此,本文研究了一種基于立體視覺跟蹤三維掃描測頭位姿的方法,達到高精度測量的目的。本文搭建了測頭位姿跟蹤實驗系統(tǒng),并在模擬三維掃描測頭上粘貼編碼標志點,標定好的工業(yè)相機連續(xù)同步采集運動狀態(tài)下包含掃描測頭的紅外圖像,通過識別匹配圖像中的標志點和基于立體視覺的三維重建算法,重建出測頭上標志點的三維坐標,進而實現(xiàn)三維掃描測頭的位姿跟蹤。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計搭建掃描測頭跟蹤實驗系統(tǒng)。在模擬三維掃描測頭上粘貼高反光標志點,并采用紅外光源,相機鏡頭裝配紅外濾光片,濾除圖像中大部分的背景噪聲。（2）工業(yè)相機的內(nèi)外參數(shù)標定。采用張正友標定法標定工業(yè)相機的內(nèi)外參數(shù)和畸變系數(shù),進而求解出投影矩陣。（3）圖像中標志點識別和中心定位。因為圓形標志點經(jīng)投影變換后是橢圓,所以對于采集的紅外圖像,經(jīng)二值化和形態(tài)學腐蝕膨脹預處理后,利用橢圓擬合算法提取圖像中的橢圓并定位橢圓圓心。（4）設(shè)計一種標志點編碼方案。為快速準確的實現(xiàn)標志點匹配,設(shè)計了一種基于交比不... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 算法理論研究
        1.3.2 相關(guān)應用研究
    1.4 OpenCV庫介紹
    1.5 研究主要內(nèi)容及安排
第二章 立體視覺理論基礎(chǔ)
    2.1 本章介紹
    2.2 相機成像
        2.2.1 參考坐標系
        2.2.2 線性成像模型
        2.2.3 非線性成像模型
        2.2.4 對極幾何關(guān)系
    2.3 相機參數(shù)標定
        2.3.1 標定方法簡述
        2.3.2 張正有標定法
        2.3.3 標定結(jié)果及畸變校正
    2.4 投影矩陣及三維坐標求解
第三章 人工編碼標志點識別與匹配
    3.1 本章介紹
    3.2 編碼標志點的設(shè)計原則
    3.3 編碼標志點的種類
        3.3.1 同心圓環(huán)型編碼標志點
        3.3.2 點分布型編碼標志點
    3.4 本文采取的編碼標志點方案
        3.4.1 幾何不變性
        3.4.2 編碼標志點圖案設(shè)計
    3.5 紅外圖像預處理
        3.5.1 圖像二值化
        3.5.2 數(shù)學形態(tài)學處理
    3.6 標志點的中心識別定位
        3.6.1 橢圓擬合
        3.6.2 標志點中心定位
    3.7 圖像匹配
        3.7.1 圖像匹配簡述
        3.7.2 SIFT和SURF匹配
        3.7.3 編碼標志點的匹配算法
第四章 實驗系統(tǒng)及結(jié)果
    4.1 本章介紹
    4.2 OpenGL渲染介紹
    4.3 掃描測頭跟蹤實驗系統(tǒng)
    4.4 實驗結(jié)果
    4.5 結(jié)果分析
        4.5.1 空間中兩點距離計算
        4.5.2 平面度誤差
        4.5.3 與DPA三維測量系統(tǒng)結(jié)果對比
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 王田苗,陶永.  機械工程學報. 2014(09)
[2]大型復雜曲面產(chǎn)品近景工業(yè)攝影測量系統(tǒng)開發(fā)[J]. 張德海,梁晉,唐正宗,郭成,曹巨明,王歡.  光電工程. 2009(05)
[3]鏡頭畸變及其校正技術(shù)[J]. 朱錚濤,黎紹發(fā).  光學技術(shù). 2005(01)
[4]基于異構(gòu)雙目視覺的全自主足球機器人導航[J]. 高慶吉,洪炳熔,阮玉峰.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2003(09)
[5]一種新的基于Kruppa方程的攝像機自標定方法[J]. 雷成,胡占義,吳福朝,TSUI H T.  計算機學報. 2003(05)
[6]Kruppa方程與攝像機自標定[J]. 雷成,吳福朝,胡占義.  自動化學報. 2001(05)

碩士論文
[1]基于對極幾何理論的視覺定位算法研究[D]. 薛昊.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]三維非接觸式測量中編碼標志的研究與應用[D]. 戴相龍.西安電子科技大學 2014
[3]基于多幅圖像序列的三維重建[D]. 佘彥杰.吉林大學 2006
[4]工業(yè)數(shù)字攝影測量中人工標志的研究與應用[D]. 范生宏.解放軍信息工程大學 2006



本文編號：3193713