手持式视觉传感器标定技术研究

发布时间：2019-08-01 20:38

【摘要】：目前手持式视觉测量技术被广泛应用在汽车制造、航天科工等制造行业,为了克服传统的线结构光视觉传感器现场标定困难、标定精度低等缺点,本文针对手持式视觉传感器,进行了大视场双目视觉跟踪器和手持式传感器的标定技术研究,并通过实验验证了研究成果的可靠性。本系统由双目跟踪器和手持式线结构光传感器构成,手持式传感器测得数据,由双目视觉跟踪器转移到世界坐标系,实现三维重建。本文采用灰度质心法提取圆形标记点的中心,引入方向模板提取激光条纹的中心。提出了基于一维标准杆的双目视觉跟踪器的标定方法,该方法首先利用消隐点属性和交比不变性完成光学中心和畸变的标定,之后利用对极几何和Kruppa方程完成其他摄像机参数的标定,最后通过捆绑式调整优化全部参数。针对手持式视觉传感器,提出了基于平面模板的标定方法,利用交比不变性和平面模板上已知距离的特征点得到光平面上标定点的世界坐标,然后求得光平面。利用MATLAB软件成功提取了圆形标记点和激光条纹的中心,精度达到亚像素级别,适合于测量系统中的特征提取;分别采用了模拟实验和实际实验验证了基于一维标准杆的标定方法,结果表明该方法适用于大视场双目视觉传感器的标定,标定效率高;采用带有标记点的平面模板实现了光平面的快速标定,该方法应用成本低,简单、快速;精度测试实验结果表明,在3500x4500mm2的测量场中,系统的测量精度达到0.07mm。
【图文】：

第一章 绪论外形和尺寸检测一直是人类生活中无法避免的，随着现代社会生活水平的提制造技术的飞速发展，加工的零件具有各种不同的形状和尺寸，同时人们愈加效率、低本以及高精度，传统的测量方式，比如卡尺、千分表、量块，已经无生产要求，新的测量方式应运而生，三维测量正是其中最重要的一项，其在工与组装、虚拟模拟、逆向工程等领域都已发挥巨大的作用，同时三维测量技术医学、教育科研、文化创意、甚至犯罪现场分析等领域的应用也正在兴起。1 三维测量方法概述目前，在工业中被实际应用的三维测量方法可大致分两种：接触式测量，非测量，如图 1.1。

图 1.2 三坐标测量机非接触式测量技术大致包括光学、声学、电磁学等方面，但就目前而言，应用为广泛和最有发展前景的是光学非接触式测量，全站仪在角度测量发展过程中应用生，，在测绘作业中发挥着巨大作用；激光雷达的研发于上个世纪七十年代就已经开其工作原理和雷达相似，可以同时实现单点测量和形面测量，效率高，但价格昂贵激光 3D 投影系统主要应用在汽车零部件、飞机部件的装配中[2]，将已有的设计好的型直接打在汽车或飞机上，对装配检测工作起指导作用，相对于三坐标测量机的优是直观，缺点在于工作过程中投影光线易被遮挡；立体视觉可以分为手持式与非手式，主要区别在于便携性以及隐藏细节测量质量不同，而且手持式测量仪可以实现态测量，可以分为被动式和主动式，主要区别在于采用光源形式不同，被动式是指有任何添加光源，在自然光条件下拍摄物体进行测量，可分为单目、双目、多目测主动式测量是系统采用结构光照射被测物，摄像机采集经过结构光调制的光信息，而实现三维物体测量[3]。非接触式的光学测量方法相对于接触式三坐标测量方法，扩了测量范围，增加了测量点数，测量速度明显提高，应用范围更加广泛。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;TP212

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本文编号：2521974