| 【中文题名】 | 基于激光视觉的三维形貌快速测量研究 |
| 【英文题名】 | Study on Rapid 3D Surface Measurement System Based on Laser Visual Inspection |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-5-24 |
| 【中关键词】 | 激光扫描,双目立体视觉,激光视觉,三维形貌,非接触测量, |
| 【英关键词】 | Laser scanning,Binocular stereo vision,Laser vision,3D surface,Non-contact measurement, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>光学仪器>物理光学仪器>激光仪器 |
| 【论文摘要】 | 本文研究了基于立体视觉原理并结合激光扫描的三维形貌测量技术,分析了已有三维形貌测量方法和手段,提出了基于激光扫描技术的双目立体视觉三维形貌测量技术。有效的克服了以往方法结构繁琐,编码困难,数据处理复杂的缺点。本系统采用空间有序排布的五组半导体激光器产生近似等间距的扫描光条;结合精密步进电机和谐波减速机构实现扫描结构的设计;通过对双目立体视觉测量原理及精度的分析优化了三维测头的设计;通过CCD标定、三维曲面扫描、图像预处理、特征点精确提取及外极约束匹配等技术,完成了实体三维形貌测量。该系统结构简洁,便于携带,获取数据多,可以实现现场三维形貌的非接触、高精度快速测量,能够满足现代测量的要求。
论文中主要研究内容如下:
1.分析了双目立体视觉原理以及测头的数学模型;研究了双目视觉测头结构对测量精度的影响。
2.研制了基于激光扫描技术的新型双目视觉测头:包括以精密步进电机和谐波减速机构为基础的扫描结构以及测头的控制模块,实现了测头与计算机的通讯。无需硬件改动,只需改变软件即可方便的调整光条扫描的分辨力和频率。
3.设计了针对激光扫描图像特点的处理软件,采用中值滤波、自动化阈值、形态学技术对扫描图像进行... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
7-17 |
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1.1 引言 |
7 |
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1.2 非机械扫描式三维形貌测量技术概述 |
7-12 |
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1.2.1 非光学式测量方法 |
7-9 |
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1.2.2 主动光学测量法 |
9-11 |
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1.2.3 被动光学测量法 |
11-12 |
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1.3 立体视觉检测中的关键技术 |
12-14 |
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1.3.1 计算机视觉 |
12-13 |
|
1.3.2 立体视觉形貌测量的关键技术 |
13-14 |
|
1.4 本文完成的意义及主要工作 |
14-17 |
|
1.4.1 本文完成的意义 |
14-15 |
|
1.4.2 主要工作 |
15-17 |
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第二章 双目立体视觉测量原理 |
17-28 |
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2.1 测量原理 |
17-20 |
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2.1.1 摄像机成像模型 |
17-18 |
|
2.1.2 双目立体视觉测头的三维测量模型 |
18-20 |
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2.2 双目立体视觉测头的标定 |
20-25 |
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2.2.1 摄像机标定 |
20-24 |
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2.2.2 双摄像机位置关系的标定 |
24-25 |
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2.3 双目立体视觉测头的精度分析 |
25-28 |
|
第三章 双目激光扫描测头的实现 |
28-41 |
|
3.1 空间特征点的编码方式 |
28-29 |
|
3.1.1 液晶光栅编码方式 |
28-29 |
|
3.1.2 结构光扫描方式 |
29 |
|
3.2 激光扫描装置 |
29-33 |
|
3.3 测头结构与有效视场 |
33-34 |
|
3.4 控制电路 |
34-37 |
|
3.5 控制程序设计 |
37-41 |
|
第四章 扫描图像处理及软件设计 |
41-56 |
|
4.1 图像预处理 |
41-47 |
|
4.1.1 滤波 |
41-44 |
|
4.1.2 去除背景干扰 |
44 |
|
4.1.3 二值化 |
44-46 |
|
4.1.4 腐蚀和膨胀 |
46-47 |
|
4.2 特征点提取 |
47-51 |
|
4.2.1 质心粗提取 |
48-49 |
|
4.2.2 质心精提取 |
49-51 |
|
4.3 特征点的立体匹配 |
51-56 |
|
4.3.1 立体匹配中的约束关系 |
52-53 |
|
4.3.2 基于外极线约束匹配算法实现 |
53-56 |
|
第五章 实验及结果 |
56-60 |
|
5.1 实验 |
56-57 |
|
5.2 实验数据 |
57-60 |
|
第六章 全文总结与工作展望 |
60-61 |
|
参考文献 |
61-64 |
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发表论文和科研情况说明 |
64-65 |
|
致谢 |
65 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.340952 |
