基于动态图像的运动物体六自由度位移测量

发布时间：2020-09-26 19:33

　　在中国制造2025提出以后,智能制造得到广泛重视。运动物体的六自由度位移测量技术是智能制造的重点研究方向之一。当前六自由度测量方案主流为基于图像的视觉测量。针对目前精度要求越来越高,目前视觉测量位移解算算法具有一定的局限性。为此,本文研究了基于动态图像信息的运动物体六自由度位移测量方法,开展了基于图像特征点和基于图像灰度值的位移测量方法等研究工作。图像特征点代表了相应的图像信息,本文首先选择了图像特征点进行六自由度位移测量。在众多特征点中,棋盘格角点具有误差较小、构造简单、制作方便等优点成为了首选。继而根据相机的成像模型、坐标转换关系等建立特征点图像坐标与六自由度位移之间的数学模型。在此基础上,基于运动的连续性对数学模型进行高精度的线性化,采用顺序求解法进行迭代求解六自由度位移。同时本文也对基于特征点的位移测量算法进行了仿真验证,从单自由度、三自由度、六自由度等方面验证了算法的精确性和有效性。最后搭建了实验平台对测量系统进行验证,实验结果表明基于图像特征点的六自由度位移测量系统的精确性和可行性。图像特征点只占了图像的一小部分,对图像信息的利用有限。根据图像灰度值来建立检测模型则每个图像点都可以建立相应的测量方程,可以有效的利用所有的图像信息。本文提出了基于图像灰度值的位移测量方法,首先通过设计目标物体来对图像的灰度值进行具体的规划,根据相机模型、成像关系等建立了灰度值和六自由度位移之间的数学模型,采用顺序求解法进行位移解算。并对基于图像灰度值的位移测量算法进行了仿真验证,从单自由度、三自由度、六自由度等方面验证了算法的精确性和有效性。最后通过实验验证了基于图像灰度值的位移测量系统的可行性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG806
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 视觉测量概述
    1.3 视觉测量研究现状
        1.3.1 单目视觉测量
        1.3.2 双目视觉测量及多目视觉测量
    1.4 研究问题提出和本文研究内容
第2章视觉位移测量基础理论
    2.1 图像采集
    2.2 图像处理
        2.2.1 图像预处理
        2.2.2 图像特征提取
    2.3 模型建立
    2.4 位移解算
    2.5 本章小结
第3章基于顺序求解法的视觉位移测量
    3.1 顺序求解法概述
    3.2 顺序求解法原理
    3.3 基于顺序求解法的视觉位移测量
        3.3.1 基于图像特征点的测量系统
        3.3.2 基于图像灰度值的测量系统
    3.4 本章小结
第4章基于图像特征点的位移测量系统
    4.1 测量基本理论
    4.2 位移测量步骤
    4.3 仿真验证
        4.3.1 单自由度测量仿真验证
        4.3.2 三自由度测量仿真验证
        4.3.3 六自由度测量仿真验证
        4.3.4 高斯白噪声仿真验证
        4.3.5 仿真结果小结
    4.4 实验验证
        4.4.1 实验系统介绍
        4.4.2 实验验证
    4.5 本章小结
第5章基于图像灰度值的位移测量系统
    5.1 测量基本理论
    5.2 位移测量步骤
    5.3 仿真验证
        5.3.1 六自由度测量仿真验证
        5.3.2 高斯白噪声三自由度测量仿真验证
        5.3.3 高斯白噪声六自由度测量仿真验证
    5.4 实验验证
    5.5 本章小结
第6章结论与展望
    6.1 论文的主要研究内容
    6.2 后续研究展望
致谢
参考文献

【参考文献】