单目结构光系统中标定方法研究
发布时间：2021-01-01 21:56
随着测量技术和计算机的发展,三维测量逐渐成为计算机视觉的一个重要研究领域。通过三维测量技术能够实现文物保护、人脸检测、工业检测以及智能制造。结构光测量因与被测目标不直接接触,具有精度高、速度快等优点,成为了目前主流的三维测量方法。本文针对现有的结构光系统标定精度不高的问题,以结构简洁、紧凑的单目结构光系统为基础,对影响测量精度的棋盘格标定板图像角点的提取方法、相机以及系统的标定方法进行了研究。首先,在深入调研了结构光系统中相机标定和系统标定方法的基础上,根据各坐标系间的关系及相机标定的原理,分析了相机的数字成像模型和畸变模型。将投影仪成像模型视为逆向的相机成像模型,建立了相机与投影仪相结合的系统测量模型,为相机和投影仪以及系统的标定奠定了理论基础。接着,将相机获取的棋盘格标定板图像角点的二维像素坐标与世界坐标系下的三维坐标联系在一起,重点研究了棋盘格标定板图像角点的提取方法。详细分析了Bouguet亚像素级角点提取算法的原理和提取流程,针对其在较差的光照条件和较大的镜头大畸变下存在的不足,提出了基于角点灰度分布特征的棋盘格角点提取算法。通过棋盘格标定板图像的对比实验,分析了所提算法在鲁...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三丰CRSTA-ApexV9106三坐标测量机
单目结构光系统中标定方法研究2图1.1三丰CRSTA-ApexV9106三坐标测量机Figure1.1CRSTA-ApexV9106three-coordinatemeasuringmachineofMitutoyo国内青岛雷顿、西安爱德华（AEH）等公司也都拥有高精度三维坐标测量机的产品。如图1.2所示为西安爱德华Daisy系列高精度移动桥式三维坐标测量机，其测量误差为(1.3+L/300)mm，测量范围为600mm*800mm*600mm。图1.2西安爱德华Daisy系列三坐标测量机Figure1.2Thedaisyseriesthree-corrdinatemeasuringmachineofAEH
单目结构光系统中标定方法研究4激光三角法测量速度得到了极大的提升，但视场有限，受环境光影响大。结构光法首先通过投影仪投射已编码的结构光图像到被测目标的表面，然后采用相机获取经待测目标面形调制的结构光图像，最终通过对相机采集获取的变形的结构光图像进行解码并利用光学三角法原理求解出待测目标的表面三维信息。如图1.3所示是结构光系统结构分布，它需要最少一幅图像就能获取待测目标表面信息。结构光法因结构简单、精度高、分辨率高、测量速度快而被广泛的应用于三维测量，也是本论文研究采用的基本方法。图1.3结构光系统分布Figure1.3Thedistributionofstructuredlightsystems1.3结构光国内外研究及仪器发展现状自Will和Penningtond[25]在上世纪70年代首次提出将结构光应用在物体三维测量中；Rioux等[26]将点结构光投影技术应用于三维测量；YShirai和MOshima等人[27]将线结构光和步进电机相结合的方式，通过扫描被测目标表面进行三维测量，提高了测量速度之后，结构光测量技术便成为了光学三维测量领域的研究热点[28]。大量的学者专家对结构光技术开展了研究。由于结构光测量的主要流程为获取图像、系统标定、结构光图像编码、结构光图像解码和三维坐标计算，并且结构光图像的解码方法取决于编码方法，因此对于它的研究集中在对投影结构光
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于角点灰度分布特征的棋盘格角点检测[J]. 伍明,伍俊龙,马帅,杨康建,杨平. 激光与光电子学进展. 2020(01)
[2]相位测量偏折术中高质量条纹的获取[J]. 岳慧敏,李绒,潘志鹏,陈红丽,吴雨祥,刘永. 光学学报. 2017(11)
[3]基于图像局部加权熵和自适应阈值的角点检测算法[J]. 王民,刘涛,贠卫国. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[4]基于迭代校正的鱼眼棋盘格图像角点检测[J]. 申夏晶,程梦娇,肖江剑,宋文祥. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[5]对张正友相机标定法的改进研究[J]. 刘艳,李腾飞. 光学技术. 2014(06)
[6]采用环形模板的棋盘格角点检测[J]. 储珺,郭卢安政,赵贵花. 光学精密工程. 2013(01)
[7]部分编码结构光三维测量技术的研究[J]. 霍金城,吴庆阳,曾祥军,邓丽. 光电工程. 2012(05)
[8]结构光测量技术中的投影仪标定算法[J]. 李中伟,史玉升,钟凯,王从军. 光学学报. 2009(11)
[9]基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究[J]. 韦争亮,钟约先,袁朝龙. 光学技术. 2009(04)
[10]精密测头技术的演变与发展趋势[J]. 石照耀,韦志会. 工具技术. 2007(02)
博士论文
[1]高精度双目立体视觉测量系统关键技术研究[D]. 崔恩坤.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]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
硕士论文
[1]面结构光三维测量系统标定方法研究[D]. 潘志鹏.电子科技大学 2018
[2]大尺寸双目立体视觉测量技术[D]. 褚馨泽.吉林大学 2017
[3]单目结构光三维视觉测量系统研究[D]. 胡华虎.湖南大学 2017
[4]双目三维测量系统的标定与匹配方法研究[D]. 戴鲜强.东南大学 2016
[5]高精度面结构光三维测量方法研究[D]. 赵必玉.电子科技大学 2015
[6]基于双目视觉的清洁机器人障碍检测设计与实现[D]. 邓祥.东南大学 2015
[7]采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D]. 薛信庆.大连理工大学 2010
[8]光栅投影三维物体测量与系统标定[D]. 刘智.四川大学 2006
[9]动态三维面形测量中相位展开问题的研究[D]. 陈锋.四川大学 2005
[10]基于投影条纹的物体三维形貌精密测量方法的研究[D]. 李健兵.国防科学技术大学 2004
本文编号：2952064
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三丰CRSTA-ApexV9106三坐标测量机
单目结构光系统中标定方法研究2图1.1三丰CRSTA-ApexV9106三坐标测量机Figure1.1CRSTA-ApexV9106three-coordinatemeasuringmachineofMitutoyo国内青岛雷顿、西安爱德华（AEH）等公司也都拥有高精度三维坐标测量机的产品。如图1.2所示为西安爱德华Daisy系列高精度移动桥式三维坐标测量机，其测量误差为(1.3+L/300)mm，测量范围为600mm*800mm*600mm。图1.2西安爱德华Daisy系列三坐标测量机Figure1.2Thedaisyseriesthree-corrdinatemeasuringmachineofAEH
单目结构光系统中标定方法研究4激光三角法测量速度得到了极大的提升，但视场有限，受环境光影响大。结构光法首先通过投影仪投射已编码的结构光图像到被测目标的表面，然后采用相机获取经待测目标面形调制的结构光图像，最终通过对相机采集获取的变形的结构光图像进行解码并利用光学三角法原理求解出待测目标的表面三维信息。如图1.3所示是结构光系统结构分布，它需要最少一幅图像就能获取待测目标表面信息。结构光法因结构简单、精度高、分辨率高、测量速度快而被广泛的应用于三维测量，也是本论文研究采用的基本方法。图1.3结构光系统分布Figure1.3Thedistributionofstructuredlightsystems1.3结构光国内外研究及仪器发展现状自Will和Penningtond[25]在上世纪70年代首次提出将结构光应用在物体三维测量中；Rioux等[26]将点结构光投影技术应用于三维测量；YShirai和MOshima等人[27]将线结构光和步进电机相结合的方式，通过扫描被测目标表面进行三维测量，提高了测量速度之后，结构光测量技术便成为了光学三维测量领域的研究热点[28]。大量的学者专家对结构光技术开展了研究。由于结构光测量的主要流程为获取图像、系统标定、结构光图像编码、结构光图像解码和三维坐标计算，并且结构光图像的解码方法取决于编码方法，因此对于它的研究集中在对投影结构光
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于角点灰度分布特征的棋盘格角点检测[J]. 伍明,伍俊龙,马帅,杨康建,杨平. 激光与光电子学进展. 2020(01)
[2]相位测量偏折术中高质量条纹的获取[J]. 岳慧敏,李绒,潘志鹏,陈红丽,吴雨祥,刘永. 光学学报. 2017(11)
[3]基于图像局部加权熵和自适应阈值的角点检测算法[J]. 王民,刘涛,贠卫国. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[4]基于迭代校正的鱼眼棋盘格图像角点检测[J]. 申夏晶,程梦娇,肖江剑,宋文祥. 激光与光电子学进展. 2016(09)
[5]对张正友相机标定法的改进研究[J]. 刘艳,李腾飞. 光学技术. 2014(06)
[6]采用环形模板的棋盘格角点检测[J]. 储珺,郭卢安政,赵贵花. 光学精密工程. 2013(01)
[7]部分编码结构光三维测量技术的研究[J]. 霍金城,吴庆阳,曾祥军,邓丽. 光电工程. 2012(05)
[8]结构光测量技术中的投影仪标定算法[J]. 李中伟,史玉升,钟凯,王从军. 光学学报. 2009(11)
[9]基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究[J]. 韦争亮,钟约先,袁朝龙. 光学技术. 2009(04)
[10]精密测头技术的演变与发展趋势[J]. 石照耀,韦志会. 工具技术. 2007(02)
博士论文
[1]高精度双目立体视觉测量系统关键技术研究[D]. 崔恩坤.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]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
硕士论文
[1]面结构光三维测量系统标定方法研究[D]. 潘志鹏.电子科技大学 2018
[2]大尺寸双目立体视觉测量技术[D]. 褚馨泽.吉林大学 2017
[3]单目结构光三维视觉测量系统研究[D]. 胡华虎.湖南大学 2017
[4]双目三维测量系统的标定与匹配方法研究[D]. 戴鲜强.东南大学 2016
[5]高精度面结构光三维测量方法研究[D]. 赵必玉.电子科技大学 2015
[6]基于双目视觉的清洁机器人障碍检测设计与实现[D]. 邓祥.东南大学 2015
[7]采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D]. 薛信庆.大连理工大学 2010
[8]光栅投影三维物体测量与系统标定[D]. 刘智.四川大学 2006
[9]动态三维面形测量中相位展开问题的研究[D]. 陈锋.四川大学 2005
[10]基于投影条纹的物体三维形貌精密测量方法的研究[D]. 李健兵.国防科学技术大学 2004
本文编号：2952064
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/2952064.html
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