全息编码靶标及图像逆投影校正匹配
发布时间：2021-08-10 12:39
编码靶标被广泛应用于视觉测量中,如视觉摄影测量中应用编码靶标可实现多角度拍摄图像的精确匹配,靶标成像式位姿测量系统若采用编码靶标可减小成像视场,实现高精度测量。编码靶标的设计以及快速精确匹配对视觉测量技术的发展具有现实意义,在多个领域有广泛应用,如机器人运动控制系统、大范围高精度检测系统及大尺寸物体三维表面检测等。本文提出了一种全息性编码靶标方案,该编码靶标应用于位姿测量可提高测量范围和测量精度。并对目前解码方法中仿射变换对相对成像面大角度成像不能正确解码的问题,提出了一种图像逆投影校正匹配的解码算法。该解码方法,还可应用于摄影测量中的编码靶标解码匹配,不受编码规则限制,可有效提高解码正确率。具体完成的研究工作如下:1.分析位姿测量现状,提出利用编码靶标改进测量;针对编码靶标研究现状,进行编码靶标设计和解码,具有现实意义。2.设计了一种具有全息特性的平面编码靶标,由局部编码即可获得该部分在靶标上的位置及靶标整体状态;只需3个基元就能通过编码组合实现全息特性,只要获取多于4个编码单元的图像即可实现解码和测量。在靶标中还加入了方位特性,大大降低了解码难度。3.针对编码靶标的解码匹配问题,提...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车轮位姿测量Fig.1-1Wheelposemeasurement
西安理工大学硕士学位论文2高的精度；在采用双摄像机测量系统时比单摄像机测量系统具有更高的轴向重复性精度。图1-1车轮位姿测量图1-2单目视觉测量系统Fig.1-1WheelposemeasurementFig.1-2Monocularvisionmeasuringsystem天津大学精密仪器与光电子工程学院的陈杉、周涛等[6]设计的单目位姿视觉传感测量系统，此传感测量系统运用于汽车四轮的定位中，如图1-1所示，在汽车的车轮上固定编码靶标，在车轮旁边安装摄像机，确保摄像机可以采集到靶标中全部的大特征点，如图1-2所示，再通过测量编码靶标的位姿来反映汽车车轮的姿态。但是由于其在采集图像时需要采集到编码靶标中全部的大特征点，在测量过程中会限制系统测量的范围。北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的王中宇、李亚如等[7]，利用点特征的单目视觉，根据在同一平面内的几个点计算出位姿，其位姿测量系统如图1-3所示，此机器人单目视觉测量中，摄像机固定于机器人手臂，编码靶标固定在旋转台上，然后摄像机拍摄靶标图像进行位姿测量验证，此位姿测量系统要求整个编码靶标都得在摄像机的视场内，如图1-4所示。图1-3机器人单目视觉测量系统图1-4实际测量靶标图Fig.1-3RobotmonocularvisionmeasurementsystemFig.1-4Actualmeasurementtargetmap相较于国内，国外靶标测量系统的发展起步时间比较早，发展时间长，技术已日趋成熟，已经到了市场应用层面；由于技术封锁等原因导致其中的高精度测量和标定技术处于保密状态，国内对于编码靶标位姿测量系统的研究仍处于初步阶段。近几年，随着加入视觉测量领域的专家越来越多，且图像处理手段、计算机视觉理论的不断发展[8-10]，使得靶标位姿测量系统的建立得到相应的理论和技术支持，并在精度方面不断的提高。但是目前
西安理工大学硕士学位论文2高的精度；在采用双摄像机测量系统时比单摄像机测量系统具有更高的轴向重复性精度。图1-1车轮位姿测量图1-2单目视觉测量系统Fig.1-1WheelposemeasurementFig.1-2Monocularvisionmeasuringsystem天津大学精密仪器与光电子工程学院的陈杉、周涛等[6]设计的单目位姿视觉传感测量系统，此传感测量系统运用于汽车四轮的定位中，如图1-1所示，在汽车的车轮上固定编码靶标，在车轮旁边安装摄像机，确保摄像机可以采集到靶标中全部的大特征点，如图1-2所示，再通过测量编码靶标的位姿来反映汽车车轮的姿态。但是由于其在采集图像时需要采集到编码靶标中全部的大特征点，在测量过程中会限制系统测量的范围。北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的王中宇、李亚如等[7]，利用点特征的单目视觉，根据在同一平面内的几个点计算出位姿，其位姿测量系统如图1-3所示，此机器人单目视觉测量中，摄像机固定于机器人手臂，编码靶标固定在旋转台上，然后摄像机拍摄靶标图像进行位姿测量验证，此位姿测量系统要求整个编码靶标都得在摄像机的视场内，如图1-4所示。图1-3机器人单目视觉测量系统图1-4实际测量靶标图Fig.1-3RobotmonocularvisionmeasurementsystemFig.1-4Actualmeasurementtargetmap相较于国内，国外靶标测量系统的发展起步时间比较早，发展时间长，技术已日趋成熟，已经到了市场应用层面；由于技术封锁等原因导致其中的高精度测量和标定技术处于保密状态，国内对于编码靶标位姿测量系统的研究仍处于初步阶段。近几年，随着加入视觉测量领域的专家越来越多，且图像处理手段、计算机视觉理论的不断发展[8-10]，使得靶标位姿测量系统的建立得到相应的理论和技术支持，并在精度方面不断的提高。但是目前
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机图像处理技术在现实生活中的应用[J]. 朱明秀. 计算机产品与流通. 2019(06)
[2]大视距视觉位姿测量系统的设计与建模[J]. 周凯,王向军,王仲,万子敬. 激光与光电子学进展. 2019(11)
[3]基于点特征的单目视觉位姿测量算法[J]. 王中宇,李亚茹,郝仁杰,程银宝,江文松. 红外与激光工程. 2019(05)
[4]小视场大范围坐标测量方法[J]. 赵敏,刘月婵,黄秋红,朱凌建. 机械工程学报. 2018(10)
[5]IEPnP:一种基于EPnP的相机位姿迭代估计算法[J]. 陈鹏,王晨骁. 光学学报. 2018(04)
[6]近景摄影测量中标识点自动检测[J]. 魏鹏,张旭. 计量与测试技术. 2017(08)
[7]空间协同位姿单目视觉测量系统设计与实验[J]. 吕耀宇,顾营迎,高瞻宇,徐振邦,刘宏伟,吴清文. 激光与光电子学进展. 2017(12)
[8]基于矩形几何特性的小型无人机快速位姿估计方法[J]. 洪洋,孙秀霞,王栋,刘树光,王瀚林. 中国激光. 2016(05)
[9]基于连通域标记的目标检测算法设计与实现[J]. 戴华东,胡谋法,卢焕章,王阳. 现代电子技术. 2015(20)
[10]基于多特征的成捆原木端面轮廓识别方法[J]. 景林,林耀海,黄习培. 计量学报. 2015 (04)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
硕士论文
[1]基于道路标识牌的单目相机车辆位姿估计[D]. 袁金钊.山东大学 2017
[2]几种数字图像滤波算法[D]. 葛婷.南京信息工程大学 2006
[3]工业数字摄影测量中人工标志的研究与应用[D]. 范生宏.解放军信息工程大学 2006
[4]基于三维位姿重建的医学影像系统[D]. 牟彦.四川大学 2004
本文编号：3334079
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车轮位姿测量Fig.1-1Wheelposemeasurement
西安理工大学硕士学位论文2高的精度；在采用双摄像机测量系统时比单摄像机测量系统具有更高的轴向重复性精度。图1-1车轮位姿测量图1-2单目视觉测量系统Fig.1-1WheelposemeasurementFig.1-2Monocularvisionmeasuringsystem天津大学精密仪器与光电子工程学院的陈杉、周涛等[6]设计的单目位姿视觉传感测量系统，此传感测量系统运用于汽车四轮的定位中，如图1-1所示，在汽车的车轮上固定编码靶标，在车轮旁边安装摄像机，确保摄像机可以采集到靶标中全部的大特征点，如图1-2所示，再通过测量编码靶标的位姿来反映汽车车轮的姿态。但是由于其在采集图像时需要采集到编码靶标中全部的大特征点，在测量过程中会限制系统测量的范围。北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的王中宇、李亚如等[7]，利用点特征的单目视觉，根据在同一平面内的几个点计算出位姿，其位姿测量系统如图1-3所示，此机器人单目视觉测量中，摄像机固定于机器人手臂，编码靶标固定在旋转台上，然后摄像机拍摄靶标图像进行位姿测量验证，此位姿测量系统要求整个编码靶标都得在摄像机的视场内，如图1-4所示。图1-3机器人单目视觉测量系统图1-4实际测量靶标图Fig.1-3RobotmonocularvisionmeasurementsystemFig.1-4Actualmeasurementtargetmap相较于国内，国外靶标测量系统的发展起步时间比较早，发展时间长，技术已日趋成熟，已经到了市场应用层面；由于技术封锁等原因导致其中的高精度测量和标定技术处于保密状态，国内对于编码靶标位姿测量系统的研究仍处于初步阶段。近几年，随着加入视觉测量领域的专家越来越多，且图像处理手段、计算机视觉理论的不断发展[8-10]，使得靶标位姿测量系统的建立得到相应的理论和技术支持，并在精度方面不断的提高。但是目前
西安理工大学硕士学位论文2高的精度；在采用双摄像机测量系统时比单摄像机测量系统具有更高的轴向重复性精度。图1-1车轮位姿测量图1-2单目视觉测量系统Fig.1-1WheelposemeasurementFig.1-2Monocularvisionmeasuringsystem天津大学精密仪器与光电子工程学院的陈杉、周涛等[6]设计的单目位姿视觉传感测量系统，此传感测量系统运用于汽车四轮的定位中，如图1-1所示，在汽车的车轮上固定编码靶标，在车轮旁边安装摄像机，确保摄像机可以采集到靶标中全部的大特征点，如图1-2所示，再通过测量编码靶标的位姿来反映汽车车轮的姿态。但是由于其在采集图像时需要采集到编码靶标中全部的大特征点，在测量过程中会限制系统测量的范围。北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的王中宇、李亚如等[7]，利用点特征的单目视觉，根据在同一平面内的几个点计算出位姿，其位姿测量系统如图1-3所示，此机器人单目视觉测量中，摄像机固定于机器人手臂，编码靶标固定在旋转台上，然后摄像机拍摄靶标图像进行位姿测量验证，此位姿测量系统要求整个编码靶标都得在摄像机的视场内，如图1-4所示。图1-3机器人单目视觉测量系统图1-4实际测量靶标图Fig.1-3RobotmonocularvisionmeasurementsystemFig.1-4Actualmeasurementtargetmap相较于国内，国外靶标测量系统的发展起步时间比较早，发展时间长，技术已日趋成熟，已经到了市场应用层面；由于技术封锁等原因导致其中的高精度测量和标定技术处于保密状态，国内对于编码靶标位姿测量系统的研究仍处于初步阶段。近几年，随着加入视觉测量领域的专家越来越多，且图像处理手段、计算机视觉理论的不断发展[8-10]，使得靶标位姿测量系统的建立得到相应的理论和技术支持，并在精度方面不断的提高。但是目前
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机图像处理技术在现实生活中的应用[J]. 朱明秀. 计算机产品与流通. 2019(06)
[2]大视距视觉位姿测量系统的设计与建模[J]. 周凯,王向军,王仲,万子敬. 激光与光电子学进展. 2019(11)
[3]基于点特征的单目视觉位姿测量算法[J]. 王中宇,李亚茹,郝仁杰,程银宝,江文松. 红外与激光工程. 2019(05)
[4]小视场大范围坐标测量方法[J]. 赵敏,刘月婵,黄秋红,朱凌建. 机械工程学报. 2018(10)
[5]IEPnP:一种基于EPnP的相机位姿迭代估计算法[J]. 陈鹏,王晨骁. 光学学报. 2018(04)
[6]近景摄影测量中标识点自动检测[J]. 魏鹏,张旭. 计量与测试技术. 2017(08)
[7]空间协同位姿单目视觉测量系统设计与实验[J]. 吕耀宇,顾营迎,高瞻宇,徐振邦,刘宏伟,吴清文. 激光与光电子学进展. 2017(12)
[8]基于矩形几何特性的小型无人机快速位姿估计方法[J]. 洪洋,孙秀霞,王栋,刘树光,王瀚林. 中国激光. 2016(05)
[9]基于连通域标记的目标检测算法设计与实现[J]. 戴华东,胡谋法,卢焕章,王阳. 现代电子技术. 2015(20)
[10]基于多特征的成捆原木端面轮廓识别方法[J]. 景林,林耀海,黄习培. 计量学报. 2015 (04)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
硕士论文
[1]基于道路标识牌的单目相机车辆位姿估计[D]. 袁金钊.山东大学 2017
[2]几种数字图像滤波算法[D]. 葛婷.南京信息工程大学 2006
[3]工业数字摄影测量中人工标志的研究与应用[D]. 范生宏.解放军信息工程大学 2006
[4]基于三维位姿重建的医学影像系统[D]. 牟彦.四川大学 2004
本文编号：3334079
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