多目立体视觉的飞机零件三维重建和三维分割研究与应用
发布时间：2021-10-31 18:51
三维技术是计算机视觉领域核心构成,其相对于二维视觉有更加良好的可识别性和可操作性,将其应用于工业生产领域将有效提升生产效率和产业智能化。本文将三维重建应用于民机零件的喷涂工业生产领域,对流水线上飞机零件进行三维重建获取其三维模型用于识别。由于喷涂场景是一次作业针对一整个托盘零件,一个托盘上有一种或多种零件若干个,喷涂过程采用喷涂机器人精确定点作业,这就要求每次三维重建后获取的应该是每个单独零件的三维模型。基于此,本文提出先重建再分割的研究思路。首先对场景进行一次三维重建,同时针对零件场景二维图像进行处理,获取零件二维分割平面,最后基于二维分割平面映射三维场景模型完成三维分割,以获得每个零件三维模型,通过一次重建一次协同分割提升生产效率。并依此,提出并设计实现了基于多目立体视觉的多零件三维场景重建及基于二维图像到三维模型的模型分割,最终实现单零件三维模型获取。针对零件的三维场景重建的问题,由于托盘面积大、零件种类繁多,大小各异,且一次将一整托盘的方式进行重建,所以设计多相机拍摄环境从多视角进行图像采集,利用多目获取更广视角,然后通过三维点云获取、几何结构恢复和场景绘制完成整个三维模型的构...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 立体视觉重建国内外研究现状
1.2.2 三维模型分割国内外研究现状
1.3 研究内容及论文组织结构
第2章 方案总体设计和相关理论研究
2.1 研究方案总体设计
2.1.1 面临的问题
2.1.2 研究方案流程设计
2.1.3 研究方案功能设计
2.1.4 实验环境
2.1.5 评估指标
2.2 三维重建相关理论研究
2.2.1 三维重建方法
2.2.2 相机成像模型
2.2.3 特征点提取和匹配
2.2.4 三维重建优化
2.2.5 三维稠密重建
2.2.6 三维网格重建
2.3 三维模型分割相关理论研究
2.3.1 三维模型分割方法分类
2.3.2 常见三维模型分割方法
2.4 本章小结
第3章 多目立体视觉的三维重建算法
3.1 多目立体视觉的三维重建算法设计
3.2 三维点云获取方式
3.3 双视角运动恢复结构
3.3.1 硬件设备选型
3.3.2 相机的搭建设计
3.3.3 相机标定
3.3.4 SIFT特征检测流程
3.3.5 特征匹配算法
3.3.6 三角量测恢复三维坐标
3.3.7 Bundle Adjustment优化
3.4 多视角运动恢复结构
3.4.1 增量运动恢复结构
3.4.2 点云稠密重建
3.4.3 点云网格重建
3.4.4 纹理图像的创建
3.5 实验过程及结果分析
3.5.1 实验软硬件环境
3.5.2 实验结果及展示
3.5.3 实验对比及分析
3.6 本章小结
第4章 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法
4.1 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法设计
4.2 二维图像分割
4.2.1 K-means聚类分割算法
4.2.2 Grab Cut图像分割算法
4.2.3 基于复杂背景的二维图像分割算法
4.3 基于图形学方法处理的二维图像轮廓提取
4.3.1 图形学方法进行图像处理
4.3.2 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法
4.4 实验过程及结果分析
4.4.1 实验前期准备和软硬件环境
4.4.2 图像分割设计实现及结果分析
4.4.3 轮廓提取及结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法
5.1 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法设计
5.1.1 三维模型分割
5.1.2 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法
5.2 三维模型归一化处理
5.2.1 三维模型去燥预处理和表示
5.2.2 平移归一化处理
5.2.3 旋转归一化处理
5.2.4 尺度归一化处理
5.3 基于零件场景的包围盒设计和建立
5.3.1 常见包围盒
5.3.2 基于零件场景的包围盒设计和建立
5.3.3 本文包围盒实现效果及对比分析
5.4 二维图像映射三维模型
5.4.1 统一坐标系
5.4.2 二维到三维的映射关系的建立
5.5 基于二维图像的三维模型的分割
5.6 实验过程及结果评估
5.6.1 分割结果展示
5.6.2 分割效果对比及评估
5.6.3 三维模型空间定位及评估
5.7 本章总结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3468668
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 立体视觉重建国内外研究现状
1.2.2 三维模型分割国内外研究现状
1.3 研究内容及论文组织结构
第2章 方案总体设计和相关理论研究
2.1 研究方案总体设计
2.1.1 面临的问题
2.1.2 研究方案流程设计
2.1.3 研究方案功能设计
2.1.4 实验环境
2.1.5 评估指标
2.2 三维重建相关理论研究
2.2.1 三维重建方法
2.2.2 相机成像模型
2.2.3 特征点提取和匹配
2.2.4 三维重建优化
2.2.5 三维稠密重建
2.2.6 三维网格重建
2.3 三维模型分割相关理论研究
2.3.1 三维模型分割方法分类
2.3.2 常见三维模型分割方法
2.4 本章小结
第3章 多目立体视觉的三维重建算法
3.1 多目立体视觉的三维重建算法设计
3.2 三维点云获取方式
3.3 双视角运动恢复结构
3.3.1 硬件设备选型
3.3.2 相机的搭建设计
3.3.3 相机标定
3.3.4 SIFT特征检测流程
3.3.5 特征匹配算法
3.3.6 三角量测恢复三维坐标
3.3.7 Bundle Adjustment优化
3.4 多视角运动恢复结构
3.4.1 增量运动恢复结构
3.4.2 点云稠密重建
3.4.3 点云网格重建
3.4.4 纹理图像的创建
3.5 实验过程及结果分析
3.5.1 实验软硬件环境
3.5.2 实验结果及展示
3.5.3 实验对比及分析
3.6 本章小结
第4章 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法
4.1 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法设计
4.2 二维图像分割
4.2.1 K-means聚类分割算法
4.2.2 Grab Cut图像分割算法
4.2.3 基于复杂背景的二维图像分割算法
4.3 基于图形学方法处理的二维图像轮廓提取
4.3.1 图形学方法进行图像处理
4.3.2 基于复杂背景的图像分割及零件轮廓提取算法
4.4 实验过程及结果分析
4.4.1 实验前期准备和软硬件环境
4.4.2 图像分割设计实现及结果分析
4.4.3 轮廓提取及结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法
5.1 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法设计
5.1.1 三维模型分割
5.1.2 基于二维图像映射三维模型的多零件分割算法
5.2 三维模型归一化处理
5.2.1 三维模型去燥预处理和表示
5.2.2 平移归一化处理
5.2.3 旋转归一化处理
5.2.4 尺度归一化处理
5.3 基于零件场景的包围盒设计和建立
5.3.1 常见包围盒
5.3.2 基于零件场景的包围盒设计和建立
5.3.3 本文包围盒实现效果及对比分析
5.4 二维图像映射三维模型
5.4.1 统一坐标系
5.4.2 二维到三维的映射关系的建立
5.5 基于二维图像的三维模型的分割
5.6 实验过程及结果评估
5.6.1 分割结果展示
5.6.2 分割效果对比及评估
5.6.3 三维模型空间定位及评估
5.7 本章总结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3468668
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