面向金属材质表面反光特性的结构光三维测量技术
发布时间：2021-04-01 01:37
金属作为目前工业领域中应用最为广泛的一种材料,对其表面的三维测量一直是研究的重点和难点。结构光测量技术以其简单、高速、准确的特性被视为未来三维测量发展的重要研究方向,其在面向各种金属材质的工件测量中有广阔的应用前景。在视觉测量过程中,金属表面的高反射特性导致外界光强超出相机动态范围以致出现过曝光现象,对测量造成了困难。本文在对单目结构光测量系统的数学模型、标定过程、相位展开技术研究的基础上,对金属表面的反光特性和反射模型进行了分析,并对面向金属反光表面三维测量方法进行了深入的研究。主要研究内容如下:（1）对单目结构光测量系统的测量原理、模型构建、标定过程进行了研究,详细分析了相机成像原理和过程、相位提取技术。（2）研究了金属表面反光特性,结合相机感光模型及成像原理、物体表面反射模型分析了金属表面易发生反光现象的原因。（3）提出了一种相机自动多曝光的形貌测量算法,相机响应曲线反映了像素灰度值与相机曝光量之间的映射关系,算法根据计算出的相机响应曲线获得场景照度值范围,最后通过对照度值的划分得到多个曝光时间。（4）研究了面向金属反光表面的三维测量方法,针对其结构复杂、曲率变化大、光反射率高的...
【文章来源】： 李兆杰 南京航空航天大学
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维测量技术分类
南京航空航天大学硕士学位论文，非接触式测量在测量效率和数据数量上都是接触式测量无法比拟的，单次测量数万个数据点，虽然在精度和环境适应性上略有欠缺，但仍在社会各领域取得了广泛的面对图 1.1 中的三坐标测量仪、结构光法、激光扫描法、双目立体视觉法进行简单1、三坐标测量仪三坐标测量仪是坐标测量技术的典型代表，目前被广泛应用于工业测量领域，它子，光学，计算机，数字控制等于一体的大型高精度自动化测量设备[18]。此设备利量臂末端的探针在测量物体表面按照规划好的路径进行移动和测量，具有高精度、稳定性的特点，测量精度随测量长度增加逐渐降低，其效率过低，且需要与物体表，并不适合工厂环境下的大批量检测，目前主要应用于汽摩配件、航空航天、复杂夹具以及各种机械零件的尺寸、形状和形位公差精密检测。设备的典型代表主要ENOS、Leitz Infinity 等测量设备，如图 1.2 所示。
图 1. 3 Bumblebee2 1394a 立体相机描法[21]利用激光投射出的光线在空间形成一个光平面，投射到物体生变形，相机获取调制后的图像信息，该点与光平面之间形成参数基于三角法获取被测物体的三维数据。激光投射器可以投投出的激光数量越多，测量的速度越快，其具有环境适应性强代表产品如图 1.4 所示。（a）HandyScan 700 （b） HSCAN551
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法[J]. 赵灿,陈秀. 黑龙江科技学院学报. 2013(05)
[2]便携式三坐标测量机在叶片修复中的应用[J]. 涂从刚,张亚军,毋新房,孔垂雨. 水电能源科学. 2013(04)
[3]三维光学形貌测量系统在飞机研制中的应用前景[J]. 赵小辉,丁玲,王磊. 民用飞机设计与研究. 2012(S1)
[4]基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法[J]. 吴成东,耿飞,楚好,张云洲. 东北大学学报(自然科学版). 2009(07)
[5]基于条纹反射的非球面镜三维面形测量[J]. 唐燕,苏显渝,刘元坤,荆海龙. 光学学报. 2009(04)
[6]双目视觉中的一种人脸立体匹配及视差计算方法[J]. 雷蕴奇,宋晓冰,袁美玲,柳秀霞,欧阳江帆. 厦门大学学报(自然科学版). 2009(01)
[7]基于条纹反射的镜面测量及三维重建算法分析[J]. 荆海龙,苏显渝,刘元坤,伍凡. 光电工程. 2008(10)
[8]光栅投影轮廓术的精度分析及应用[J]. 林俊义,江开勇,顾永华,黄常标. 光电工程. 2008(05)
[9]热态锻件结构光三维测量技术[J]. 赵毅,王明辉,马品奎,宋家旺. 中国机械工程. 2006(S1)
[10]基于条纹反射的类镜面三维面形测量方法[J]. 刘元坤,苏显渝,吴庆阳. 光学学报. 2006(11)
博士论文
[1]高动态范围光亮表面的结构光三维形貌测量方法研究与实现[D]. 林辉.广东工业大学 2017
[2]微小型数字化口腔测量关键技术研究及应用[D]. 崔海华.南京航空航天大学 2012
[3]基于计算机视觉的大型复杂曲面三维光学测量关键技术研究[D]. 刘桂华.西南交通大学 2012
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
[5]针对高光表面物体的三维形状获取技术的研究[D]. 姚莉.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]面向金属增材制造过程的零件三维形貌测量技术研究[D]. 陈樱莹.南京航空航天大学 2018
[2]单目结构光三维测量精度优化技术研究[D]. 杨柳.南京航空航天大学 2017
[3]基于无衍射柵型结构光的航空叶片高精测量与评定[D]. 朱亚.华中科技大学 2016
[4]铸造镁合金晶粒细化的研究[D]. 宋庭玉.中北大学 2016
[5]车载鱼眼相机自标定研究[D]. 石恬.西安电子科技大学 2015
[6]航空发动机叶片多角度点云数据的高精度融合研究[D]. 赖文敬.广东工业大学 2015
[7]基于透镜阵列的数字三维集成成像重构[D]. 毛晨.南京理工大学 2015
[8]在线检测系统的误差建模与评定方法研究[D]. 杨泽鹏.广东工业大学 2013
[9]基于立体视觉的LED手术无影灯自适应调光技术基础研究[D]. 王欢.南京航空航天大学 2013
[10]金属表面反射特性与差动式视觉测量[D]. 苏国营.天津大学 2012
本文编号：3112443
【文章来源】： 李兆杰 南京航空航天大学
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维测量技术分类
南京航空航天大学硕士学位论文，非接触式测量在测量效率和数据数量上都是接触式测量无法比拟的，单次测量数万个数据点，虽然在精度和环境适应性上略有欠缺，但仍在社会各领域取得了广泛的面对图 1.1 中的三坐标测量仪、结构光法、激光扫描法、双目立体视觉法进行简单1、三坐标测量仪三坐标测量仪是坐标测量技术的典型代表，目前被广泛应用于工业测量领域，它子，光学，计算机，数字控制等于一体的大型高精度自动化测量设备[18]。此设备利量臂末端的探针在测量物体表面按照规划好的路径进行移动和测量，具有高精度、稳定性的特点，测量精度随测量长度增加逐渐降低，其效率过低，且需要与物体表，并不适合工厂环境下的大批量检测，目前主要应用于汽摩配件、航空航天、复杂夹具以及各种机械零件的尺寸、形状和形位公差精密检测。设备的典型代表主要ENOS、Leitz Infinity 等测量设备，如图 1.2 所示。
图 1. 3 Bumblebee2 1394a 立体相机描法[21]利用激光投射出的光线在空间形成一个光平面，投射到物体生变形，相机获取调制后的图像信息，该点与光平面之间形成参数基于三角法获取被测物体的三维数据。激光投射器可以投投出的激光数量越多，测量的速度越快，其具有环境适应性强代表产品如图 1.4 所示。（a）HandyScan 700 （b） HSCAN551
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法[J]. 赵灿,陈秀. 黑龙江科技学院学报. 2013(05)
[2]便携式三坐标测量机在叶片修复中的应用[J]. 涂从刚,张亚军,毋新房,孔垂雨. 水电能源科学. 2013(04)
[3]三维光学形貌测量系统在飞机研制中的应用前景[J]. 赵小辉,丁玲,王磊. 民用飞机设计与研究. 2012(S1)
[4]基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法[J]. 吴成东,耿飞,楚好,张云洲. 东北大学学报(自然科学版). 2009(07)
[5]基于条纹反射的非球面镜三维面形测量[J]. 唐燕,苏显渝,刘元坤,荆海龙. 光学学报. 2009(04)
[6]双目视觉中的一种人脸立体匹配及视差计算方法[J]. 雷蕴奇,宋晓冰,袁美玲,柳秀霞,欧阳江帆. 厦门大学学报(自然科学版). 2009(01)
[7]基于条纹反射的镜面测量及三维重建算法分析[J]. 荆海龙,苏显渝,刘元坤,伍凡. 光电工程. 2008(10)
[8]光栅投影轮廓术的精度分析及应用[J]. 林俊义,江开勇,顾永华,黄常标. 光电工程. 2008(05)
[9]热态锻件结构光三维测量技术[J]. 赵毅,王明辉,马品奎,宋家旺. 中国机械工程. 2006(S1)
[10]基于条纹反射的类镜面三维面形测量方法[J]. 刘元坤,苏显渝,吴庆阳. 光学学报. 2006(11)
博士论文
[1]高动态范围光亮表面的结构光三维形貌测量方法研究与实现[D]. 林辉.广东工业大学 2017
[2]微小型数字化口腔测量关键技术研究及应用[D]. 崔海华.南京航空航天大学 2012
[3]基于计算机视觉的大型复杂曲面三维光学测量关键技术研究[D]. 刘桂华.西南交通大学 2012
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
[5]针对高光表面物体的三维形状获取技术的研究[D]. 姚莉.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]面向金属增材制造过程的零件三维形貌测量技术研究[D]. 陈樱莹.南京航空航天大学 2018
[2]单目结构光三维测量精度优化技术研究[D]. 杨柳.南京航空航天大学 2017
[3]基于无衍射柵型结构光的航空叶片高精测量与评定[D]. 朱亚.华中科技大学 2016
[4]铸造镁合金晶粒细化的研究[D]. 宋庭玉.中北大学 2016
[5]车载鱼眼相机自标定研究[D]. 石恬.西安电子科技大学 2015
[6]航空发动机叶片多角度点云数据的高精度融合研究[D]. 赖文敬.广东工业大学 2015
[7]基于透镜阵列的数字三维集成成像重构[D]. 毛晨.南京理工大学 2015
[8]在线检测系统的误差建模与评定方法研究[D]. 杨泽鹏.广东工业大学 2013
[9]基于立体视觉的LED手术无影灯自适应调光技术基础研究[D]. 王欢.南京航空航天大学 2013
[10]金属表面反射特性与差动式视觉测量[D]. 苏国营.天津大学 2012
本文编号：3112443
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