| 【中文题名】 | 立体视觉在非接触三维测量中的应用与研究 |
| 【英文题名】 | Application Research of Non-contact 3D Measurement Based on Stereo Vision |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-1-12 |
| 【中关键词】 | 双目立体视觉,非接触三维测量,摄像机定标,测量实验系统,, |
| 【英关键词】 | binocular stereo vision,non-contact 3D measurement,camera calibration,measurement experimental system, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>集中检测与巡回检测系统 |
| 【论文摘要】 | 计算机立体视觉三维测量是一门新兴技术,在现代工业领域尤其是三维轮廓和体积测量等方面有广阔应用前景。本文系统研究了立体视觉三维测量中摄像机定标、特征点的提取与匹配、图像处理和三维计算等关键技术。提出了三维测量实验系统硬件及软件解决方案,在MATLAB环境下编制、调试了实验系统软件,建成了基于双目立体视觉技术的三维测量实验研究平台。在该平台上开展了摄像机定标及回转体、类回转体的三维测量实验,成功实现了空间立体三维信息重建和体积等关键参数的测取。 |
| 【论文题纲】 |
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中文摘要 |
3 |
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英文摘要 |
3-7 |
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第一章 引言 |
7-12 |
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1.1 选题背景及意义 |
7-8 |
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1.2 计算机视觉三维测量方法的发展与国内外研究现状 |
8-10 |
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1.2.1 计算机视觉理论框架的形成 |
8-9 |
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1.2.2 基于Marr理论的计算机视觉非接触三维测量研究 |
9-10 |
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1.3 本文的主要研究工作 |
10-12 |
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第二章 立体视觉三维测量理论基础 |
12-17 |
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2.1 立体视觉基本原理 |
12-13 |
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2.2 立体视觉三维测量的理论实现 |
13-15 |
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2.2.1 立体图像获取 |
13-14 |
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2.2.2 摄像机定标 |
14 |
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2.2.3 特征提取 |
14 |
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2.2.4 立体匹配 |
14 |
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2.2.5 三维信息恢复 |
14-15 |
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2.2.6 后处理 |
15 |
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2.3 立体视觉三维测量的关键技术 |
15-16 |
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2.3.1 摄像机定标存在的主要问题 |
15 |
|
2.3.2 特征点提取与匹配存在的主要问题 |
15-16 |
|
2.4 本章小结 |
16-17 |
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第三章 摄像机定标 |
17-30 |
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3.1 引言 |
17-21 |
|
3.1.1 定义几个坐标系 |
17-19 |
|
3.1.2 线性摄像机模型(针孔模型) |
19-20 |
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3.1.3 非线性摄像机模型 |
20-21 |
|
3.2 传统的摄像机定标方法 |
21-23 |
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3.2.1 直接线性变换方法(DLT变换) |
21-22 |
|
3.2.2 两步法 |
22-23 |
|
3.3 摄像机自定标方法 |
23-26 |
|
3.3.1 利用本质矩阵和基本矩阵的摄像机定标方法 |
23-24 |
|
3.3.2 利用主动系统控制摄像机做特定运动的自定标方法 |
24-26 |
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3.4 本课题使用的双目立体系统定标模型 |
26-29 |
|
3.4.1 立体视觉摄像机定标 |
26-27 |
|
3.4.2 本课题采用的摄像机定标方法 |
27-29 |
|
3.5 本章小结 |
29-30 |
|
第四章 立体视觉中特征点的提取与匹配 |
30-37 |
|
4.1 引言 |
30 |
|
4.2 特征点提取方法 |
30-31 |
|
4.2.1 基于轮廓线的方法 |
30 |
|
4.2.2 基于图像灰度值本身的方法 |
30-31 |
|
4.3 特征点匹配算法 |
31-33 |
|
4.3.1 匹配算法分类 |
31-32 |
|
4.3.2 几种基于特征的匹配方法的应用 |
32-33 |
|
4.4 本课题采用的特征点匹配算法 |
33-35 |
|
4.4.1 特征点提取和建立粗匹配 |
33 |
|
4.4.2 松弛法 |
33-34 |
|
4.4.3 鲁棒估计基础矩阵F并恢复极线约束 |
34-35 |
|
4.4.4 利用极线约束和灰度相似寻找更多的匹配对 |
35 |
|
4.5 本文对Zhang匹配方法的改进 |
35-36 |
|
4.6 本章小结 |
36-37 |
|
第五章 图像获取、图像处理和三维计算 |
37-44 |
|
5.1 引言 |
37 |
|
5.2 图像获取系统 |
37-39 |
|
5.2.1 CCD摄像机图像采集原理 |
37-38 |
|
5.2.2 本文拟采用的图像获取系统 |
38-39 |
|
5.3 图像处理系统 |
39-41 |
|
5.3.1 图像滤波 |
39-40 |
|
5.3.2 二值化 |
40-41 |
|
5.3.3 细化 |
41 |
|
5.4 三维计算 |
41-43 |
|
5.5 本章小结 |
43-44 |
|
第六章 三维测量实验系统的实现与实验研究 |
44-56 |
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6.1 三维测量实验系统的设计与实现 |
44-46 |
|
6.1.1 实验系统的硬件设计 |
44 |
|
6.1.2 实验系统的软件设计 |
44-46 |
|
6.1.3 试验系统的实现 |
46 |
|
6.2 摄像机定标实验 |
46-51 |
|
6.2.1 图像采集 |
46 |
|
6.2.2 摄像机定标 |
46-49 |
|
6.2.3 定标系统的误差调整 |
49-50 |
|
6.2.4 摄像机定标系统性能分析 |
50-51 |
|
6.3 三维立体测量实验 |
51-55 |
|
6.3.1 算例1:茶叶桶的三维测量 |
52-53 |
|
6.3.2 算例2:小沙堆的三维测量 |
53-55 |
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6.4 本章小结 |
55-56 |
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第七章 全文总结与展望 |
56-58 |
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7.1 总结 |
56-57 |
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7.2 展望 |
57-58 |
|
参考文献 |
58-61 |
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致谢 |
61-62 |
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在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
62 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.377404 |
