基于线结构光视觉的钢轨紧固件重构与定位

发布时间：2024-03-02 19:32

　　近年来,随着机器视觉的飞速发展,工业测量对于精度的要求越来越高。传统的测量仪器已经不能满足三维坐标采集的需要。结构光视觉技术以其简单、快速、准确等特点使其应用在各个领域。结构光视觉技术的最大优势在于它可以快速扫描被测物体并直接获得高精度三维坐标数据,而无需反射棱镜。论文以钢轨紧固件作为研究对象,深入探讨了线结构光三维重构系统的相关技术。将现有的三维测量技术应用到铁路的实际工程背景中,实现了对钢轨紧固件的重构与定位。论文的主要工作如下:(1)对结构光视觉技术的研究现状以及线结构光三维重构系统原理进行详细介绍。分析激光三角测量方法中直接型激光三角法与倾斜式激光三角测量方法的优缺点,根据实际的应用场景,最终选择使用直接型激光三角测量法进行测量。(2)根据线结构光传感器的数学模型,建立图像坐标系、摄像机坐标系以及世界坐标系。分析常用摄像机标定方法的优缺点,并对张氏标定法的原理进行深入研究,结合系统实际实验环境,最终使用张正友标定算法作为本系统的相机标定方法。(3)对光条纹中心线提取算法进行研究与探讨,分别采用灰度重心法、极大值法与Hessian矩阵法进行实验,分析比较三种提取算法的提取效果,最...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 结构光视觉技术概述
    1.3 结构光视觉技术国内外研究动态
    1.4 论文主要内容
第2章 线结构光重构系统基本原理
    2.1 线结构光重构系统测量原理
        2.1.1 线结构光系统原理
        2.1.2 激光三角法测量原理
    2.2 常用坐标系与系统标定模型
        2.2.1 常用坐标系及其转换
        2.2.2 摄像机数学模型
        2.2.3 光平面标定的数学模型
    2.3 本章小结
第3章 线结构光重构系统的标定
    3.1 摄像机的标定
        3.1.1 常用的摄像机标定方法
        3.1.2 张正友标定方法原理
        3.1.3 摄像机标定实验与结果分析
    3.2 结构光平面的标定
        3.2.1 常用的结构光平面标定方法
        3.2.2 基于移动靶标的光平面标定原理
        3.2.3 结构光平面标定实验与结果分析
    3.3 本章小结
第4章 紧固件表面三维重构及圆心定位
    4.1 光条纹中线提取
        4.1.1 常用的光条中线提取方法
        4.1.2 光条中心提取实验
    4.2 紧固件表面三维重构
        4.2.1 摄像机运动信息分析
        4.2.2 紧固件三维重构实验
    4.3 紧固件圆心定位
        4.3.1 圆拟合的基本原理
        4.3.2 误差评价标准
        4.3.3 常用的圆拟合方法
        4.3.4 圆心拟合实验及结果分析
        4.3.5 定位误差分析
    4.4 本章小结
第5章 钢轨紧固件定位系统的设计
    5.1 系统总体设计与组成
        5.1.1 系统整体设计
        5.1.2 系统硬件设计
        5.1.3 系统软件设计
    5.2 定位系统实验环境与测试流程
        5.2.1 实验平台构建
        5.2.2 实验平台软件设计
        5.2.3 系统测试流程
    5.3 系统的特点与性能分析
        5.3.1 定位系统的特点
        5.3.2 定位系统的性能分析
    5.4 本章小结
总结和展望
    1、总结
    2、展望
参考文献
攻读硕士期间获得的研究成果
致谢



本文编号：3917289