位姿測量是機器視覺測量領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題之一,在生產(chǎn)線自動化、場景三維重建、目標非接觸式測量、無人駕駛和智慧物流等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文針對機器視覺位姿測量系統(tǒng)應(yīng)用于四輪定位和無人化料場等工業(yè)現(xiàn)場時存在的準確性、魯棒性和適應(yīng)性問題,深入研究了單目多視點視覺位姿測量和點云掃描位姿測量中的相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù),具體內(nèi)容包括:1.提出一種基于特征鄰域灰度模型的角點亞像素定位算法。將棋盤格特征模型閉式表達為關(guān)于角點精確坐標、特征旋轉(zhuǎn)角和剪切角、灰度增益和灰度偏移以及模糊程度的函數(shù),直接采用真實的特征圖像進行擬合獲得角點亞像素坐標。在穩(wěn)定和多變光照條件下,該算法的亞像素定位精度都明顯好于其他代表性算法。結(jié)合特征鄰域灰度模型提出一種離群點自校驗方法。該方法的離群點識別和剔除獨立于Pn P優(yōu)化過程。在靶面特征受到光污染時,可快速準確地識別和剔除離群點,提升相機位姿估計可靠性的同時也保證了實時性。針對大場景下掃描儀位姿的實時估計問題,基于平面特征提取實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)的快速配準,在保證估計精度的前提下匹配效率相比現(xiàn)有方法有明顯提升。2.提出一種無重疊視場的多相機全局標定方法。相比現(xiàn)有代表性方法,本文方法考慮了現(xiàn)場隨機... 

【文章來源】：湖南科技大學湖南省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 機器視覺位姿測量關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 圖像特征提取
        1.2.2 相機標定
        1.2.3 視覺系統(tǒng)全局標定
        1.2.4 位姿參數(shù)估計
    1.3 論文結(jié)構(gòu)與工作安排
第二章 圖像特征亞像素提取
    2.1 常用圖像特征分類
    2.2 角點亞像素提取常用方法
    2.3 基于鄰域灰度模型的角點亞像素提取方法
        2.3.1 角點鄰域灰度模型
        2.3.2 模型擬合與亞像素定位
    2.4 角點亞像素提取實驗
        2.4.1 仿真圖像特征提取
        2.4.2 真實圖像特征提取
        2.4.3 效率測試
    2.5 小結(jié)
第三章 相機位姿估計和點云配準
    3.1 位姿估計基礎(chǔ)理論
        3.1.1 空間幾何變換
        3.1.2 相機投影模型
        3.1.3 絕對定向問題
    3.2 相機位姿估計
        3.2.1 PnP問題求解方法
        3.2.2 實驗與分析
    3.3 大場景點云配準
        3.3.1 實現(xiàn)原理
        3.3.2 點云配準實驗
    3.4 小結(jié)
第四章 多相機位姿測量系統(tǒng)全局標定
    4.1 相機內(nèi)參標定
        4.1.1 仿真標定測試
        4.1.2 實際標定測試
    4.2 多相機系統(tǒng)全局標定
        4.2.1 多靶標全局標定方法
        4.2.2 多相機全局標定實驗
    4.3 臂載視覺系統(tǒng)全局標定
    4.4 小結(jié)
第五章 機器視覺3D四輪定位儀
    5.1 應(yīng)用背景
    5.2 基本原理
        5.2.1 測量基準與定位參數(shù)
        5.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成與操作流程
    5.3 關(guān)鍵技術(shù)
        5.3.1 機器視覺系統(tǒng)標定
        5.3.2 機器視覺位姿測量
        5.3.3 四輪定位數(shù)據(jù)處理
    5.4 實驗分析
        5.4.1 測量基準估計仿真測試
        5.4.2 四輪定位現(xiàn)場測試
    5.5 小結(jié)
第六章 無人化料場設(shè)備和料堆定位
    6.1 應(yīng)用背景
    6.2 基本原理
    6.3 設(shè)備全局標定
        6.3.1 坐標系定義
        6.3.2 標定原理
        6.3.3 現(xiàn)場標定測試
    6.4 料場數(shù)據(jù)處理和可視化
    6.5 作業(yè)路徑規(guī)劃
    6.6 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻
附錄 A:攻讀博士學位期間參研項目和科研成果
致謝



本文編號：3181052