基于结构光和双目视觉的三维重建系统研究
发布时间：2021-10-19 06:51
近些年来,随着科学技术的不断发展和自动化水平的不断提高,在工业检测、汽车制造、生物医学、逆向工程等领域对物体的三维形貌测量提出了更高的要求,如何快速准确的获得物体表面的三维模型成为了计算机视觉领域亟待解决的问题。本文研究了结构光和双目视觉相结合的三维重建系统,可以快速准确的得到工件表面的三维点云数据,完成对工件的三维测量。本文首先搭建了结构光双目视觉三维重建系统的硬件平台,并开发了和硬件系统相配套的软件模块,为了达到人机交互的效果,为软件设计了可视化界面。在深入分析现有的结构光编码方式后,采用格雷码图案和线移图案相结合的方法来对光进行编码。在深入了解相机成像原理的基础上,采用基于移动平面模板的方法来对相机进行标定,得到了视觉系统的相关参数。通过标定得到的结果,对采集得到的图像进行畸变校正和双目极线校正处理。为了准确的提取出图像上黑白条纹的边缘信息,本文采取了投射正反码图案的方法。在图像处理时,通过比较正码图案和反码图案在同一个像素点灰度值的大小,来重新设定该点的灰度值,然后将这些点以图像的方式显示出来,得到二值化图像。该过程相比于常见的二值化方法,消除了外界环境中引入的干扰,使得条纹边...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国GOM公司ATOSCore近年来，国内的一些科研机构和高校的学者们也对结构光三维测量领域内的
测量范围 500mm×500mm测量精度（物理尺寸相对误差） 2%测量精度（表面偏离尺寸误差） 2.5mm工作距离 0.5m 硬件选型硬件选型上，本文根据实际的工作距离和测量区域的大小，选取了两个r 公司的 Ace1600-60GC 千兆以太网 CMOS 相机，相机外形如图 2-3 所示。该造商为用户提供了丰富的 API 函数，可以根据这些函数对相机进行二次开满足用户自己的需求。相机采用千兆以太网来传输数据，传输过程稳定且速相机的其他参数如表 2-2 所示。据相机选择配套的镜头，考虑到本系统工作距离的大小，本文选用了两个utar 公司的 H0514-MP2 工业相机镜头。该镜头是定焦镜头，焦距为 5mm，其作距离为 0.1m，可以满足本系统需要，镜头如图 2-4 所示。
测量范围 500mm×500mm测量精度（物理尺寸相对误差） 2%测量精度（表面偏离尺寸误差） 2.5mm工作距离 0.5m 硬件选型硬件选型上，本文根据实际的工作距离和测量区域的大小，选取了两个r 公司的 Ace1600-60GC 千兆以太网 CMOS 相机，相机外形如图 2-3 所示。该造商为用户提供了丰富的 API 函数，可以根据这些函数对相机进行二次开满足用户自己的需求。相机采用千兆以太网来传输数据，传输过程稳定且速相机的其他参数如表 2-2 所示。据相机选择配套的镜头，考虑到本系统工作距离的大小，本文选用了两个utar 公司的 H0514-MP2 工业相机镜头。该镜头是定焦镜头，焦距为 5mm，其作距离为 0.1m，可以满足本系统需要，镜头如图 2-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西红柿采摘机器人视觉系统的研究[J]. 郭凯敏,崔天时,张桢,郭志强,朱铁欣,谢学刚. 农机化研究. 2016(12)
[2]基于VB插值法在齿轮应力修正系数计算中的应用[J]. 李建莉. 装备制造技术. 2016(09)
[3]一种新的基于条纹投影的三维轮廓测量系统模型[J]. 安冬,盖绍彦,达飞鹏. 光学学报. 2014(05)
[4]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[5]基于机器视觉的螺纹零件头部裂纹检测[J]. 杨攀,姜立军,李哲林. 计算机应用与软件. 2013(04)
[6]基于Matlab的图像去噪可视化系统设计[J]. 李秀梅,张奇伟,应广之. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2012(06)
[7]数字图像边缘提取算子基于Matlab的实现[J]. 孔银昌. 价值工程. 2012(15)
[8]Surface Reconstruction by Structured Light Projection[J]. 杨荣骞,陈亚珠. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2010(05)
[9]勇气号和机遇号火星车定位方法评述[J]. 邸凯昌. 航天器工程. 2009(05)
[10]数字投影三维数字成像的并行DSP实现[J]. 王晓东,彭翔,田劲东. 光子学报. 2008(07)
博士论文
[1]基于双目立体视觉的汽车制动性能检测系统研究[D]. 岳洪伟.吉林大学 2015
[2]基于时间相位展开的三维轮廓测量研究[D]. 岳慧敏.四川大学 2005
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的工件识别与定位技术研究[D]. 李胜利.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于机器视觉的金刚线在线质检技术[D]. 王飞阳.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于双目立体视觉的人脸三维模型重建研究[D]. 王刚.吉林大学 2014
[4]基于数字图像处理技术的驾驶员疲劳检测的研究与实现[D]. 龚景超.东北大学 2013
[5]基于数字图像处理的轮胎缺陷检测[D]. 冯霞.山东大学 2011
[6]PDF417条码识别方法的研究[D]. 刘发耀.国防科学技术大学 2010
本文编号：3444365
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国GOM公司ATOSCore近年来，国内的一些科研机构和高校的学者们也对结构光三维测量领域内的
测量范围 500mm×500mm测量精度（物理尺寸相对误差） 2%测量精度（表面偏离尺寸误差） 2.5mm工作距离 0.5m 硬件选型硬件选型上，本文根据实际的工作距离和测量区域的大小，选取了两个r 公司的 Ace1600-60GC 千兆以太网 CMOS 相机，相机外形如图 2-3 所示。该造商为用户提供了丰富的 API 函数，可以根据这些函数对相机进行二次开满足用户自己的需求。相机采用千兆以太网来传输数据，传输过程稳定且速相机的其他参数如表 2-2 所示。据相机选择配套的镜头，考虑到本系统工作距离的大小，本文选用了两个utar 公司的 H0514-MP2 工业相机镜头。该镜头是定焦镜头，焦距为 5mm，其作距离为 0.1m，可以满足本系统需要，镜头如图 2-4 所示。
测量范围 500mm×500mm测量精度（物理尺寸相对误差） 2%测量精度（表面偏离尺寸误差） 2.5mm工作距离 0.5m 硬件选型硬件选型上，本文根据实际的工作距离和测量区域的大小，选取了两个r 公司的 Ace1600-60GC 千兆以太网 CMOS 相机，相机外形如图 2-3 所示。该造商为用户提供了丰富的 API 函数，可以根据这些函数对相机进行二次开满足用户自己的需求。相机采用千兆以太网来传输数据，传输过程稳定且速相机的其他参数如表 2-2 所示。据相机选择配套的镜头，考虑到本系统工作距离的大小，本文选用了两个utar 公司的 H0514-MP2 工业相机镜头。该镜头是定焦镜头，焦距为 5mm，其作距离为 0.1m，可以满足本系统需要，镜头如图 2-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西红柿采摘机器人视觉系统的研究[J]. 郭凯敏,崔天时,张桢,郭志强,朱铁欣,谢学刚. 农机化研究. 2016(12)
[2]基于VB插值法在齿轮应力修正系数计算中的应用[J]. 李建莉. 装备制造技术. 2016(09)
[3]一种新的基于条纹投影的三维轮廓测量系统模型[J]. 安冬,盖绍彦,达飞鹏. 光学学报. 2014(05)
[4]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[5]基于机器视觉的螺纹零件头部裂纹检测[J]. 杨攀,姜立军,李哲林. 计算机应用与软件. 2013(04)
[6]基于Matlab的图像去噪可视化系统设计[J]. 李秀梅,张奇伟,应广之. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2012(06)
[7]数字图像边缘提取算子基于Matlab的实现[J]. 孔银昌. 价值工程. 2012(15)
[8]Surface Reconstruction by Structured Light Projection[J]. 杨荣骞,陈亚珠. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2010(05)
[9]勇气号和机遇号火星车定位方法评述[J]. 邸凯昌. 航天器工程. 2009(05)
[10]数字投影三维数字成像的并行DSP实现[J]. 王晓东,彭翔,田劲东. 光子学报. 2008(07)
博士论文
[1]基于双目立体视觉的汽车制动性能检测系统研究[D]. 岳洪伟.吉林大学 2015
[2]基于时间相位展开的三维轮廓测量研究[D]. 岳慧敏.四川大学 2005
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的工件识别与定位技术研究[D]. 李胜利.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于机器视觉的金刚线在线质检技术[D]. 王飞阳.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于双目立体视觉的人脸三维模型重建研究[D]. 王刚.吉林大学 2014
[4]基于数字图像处理技术的驾驶员疲劳检测的研究与实现[D]. 龚景超.东北大学 2013
[5]基于数字图像处理的轮胎缺陷检测[D]. 冯霞.山东大学 2011
[6]PDF417条码识别方法的研究[D]. 刘发耀.国防科学技术大学 2010
本文编号：3444365
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