【摘要】：目前手持式視覺測量技術被廣泛應用在汽車制造、航天科工等制造行業(yè),為了克服傳統(tǒng)的線結構光視覺傳感器現(xiàn)場標定困難、標定精度低等缺點,本文針對手持式視覺傳感器,進行了大視場雙目視覺跟蹤器和手持式傳感器的標定技術研究,并通過實驗驗證了研究成果的可靠性。本系統(tǒng)由雙目跟蹤器和手持式線結構光傳感器構成,手持式傳感器測得數(shù)據(jù),由雙目視覺跟蹤器轉移到世界坐標系,實現(xiàn)三維重建。本文采用灰度質心法提取圓形標記點的中心,引入方向模板提取激光條紋的中心。提出了基于一維標準桿的雙目視覺跟蹤器的標定方法,該方法首先利用消隱點屬性和交比不變性完成光學中心和畸變的標定,之后利用對極幾何和Kruppa方程完成其他攝像機參數(shù)的標定,最后通過捆綁式調整優(yōu)化全部參數(shù)。針對手持式視覺傳感器,提出了基于平面模板的標定方法,利用交比不變性和平面模板上已知距離的特征點得到光平面上標定點的世界坐標,然后求得光平面。利用MATLAB軟件成功提取了圓形標記點和激光條紋的中心,精度達到亞像素級別,適合于測量系統(tǒng)中的特征提取;分別采用了模擬實驗和實際實驗驗證了基于一維標準桿的標定方法,結果表明該方法適用于大視場雙目視覺傳感器的標定,標定效率高;采用帶有標記點的平面模板實現(xiàn)了光平面的快速標定,該方法應用成本低,簡單、快速;精度測試實驗結果表明,在3500x4500mm2的測量場中,系統(tǒng)的測量精度達到0.07mm。
【圖文】：

第一章 緒論外形和尺寸檢測一直是人類生活中無法避免的，隨著現(xiàn)代社會生活水平的提制造技術的飛速發(fā)展，加工的零件具有各種不同的形狀和尺寸，同時人們愈加效率、低本以及高精度，傳統(tǒng)的測量方式，比如卡尺、千分表、量塊，已經無生產要求，新的測量方式應運而生，三維測量正是其中最重要的一項，其在工與組裝、虛擬模擬、逆向工程等領域都已發(fā)揮巨大的作用，同時三維測量技術醫(yī)學、教育科研、文化創(chuàng)意、甚至犯罪現(xiàn)場分析等領域的應用也正在興起。1 三維測量方法概述目前，在工業(yè)中被實際應用的三維測量方法可大致分兩種：接觸式測量，非測量，如圖 1.1。

圖 1.2 三坐標測量機非接觸式測量技術大致包括光學、聲學、電磁學等方面，但就目前而言，應用為廣泛和最有發(fā)展前景的是光學非接觸式測量，全站儀在角度測量發(fā)展過程中應用生，，在測繪作業(yè)中發(fā)揮著巨大作用；激光雷達的研發(fā)于上個世紀七十年代就已經開其工作原理和雷達相似，可以同時實現(xiàn)單點測量和形面測量，效率高，但價格昂貴激光 3D 投影系統(tǒng)主要應用在汽車零部件、飛機部件的裝配中[2]，將已有的設計好的型直接打在汽車或飛機上，對裝配檢測工作起指導作用，相對于三坐標測量機的優(yōu)是直觀，缺點在于工作過程中投影光線易被遮擋；立體視覺可以分為手持式與非手式，主要區(qū)別在于便攜性以及隱藏細節(jié)測量質量不同，而且手持式測量儀可以實現(xiàn)態(tài)測量，可以分為被動式和主動式，主要區(qū)別在于采用光源形式不同，被動式是指有任何添加光源，在自然光條件下拍攝物體進行測量，可分為單目、雙目、多目測主動式測量是系統(tǒng)采用結構光照射被測物，攝像機采集經過結構光調制的光信息，而實現(xiàn)三維物體測量[3]。非接觸式的光學測量方法相對于接觸式三坐標測量方法，擴了測量范圍，增加了測量點數(shù)，測量速度明顯提高，應用范圍更加廣泛。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP212

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本文編號：2521974