论文摘要
随着时代的发展,三维测量在机器人视觉、生物工程、虚拟现实、工业检测以及国防航天等领域都有着广泛而重要的应用意义。本文研究的目的是建立一套非接触式三维测量系统。从物体三维参数恢复和几何尺寸测量的实际需要出发,根据非接触式测量所具有的特点,在综合比较各种测量方法之后,本文采用双目立体视觉技术,设计并实现了一套非接触式三维测量系统。本文从理论和实践上对双目立体视觉技术在非接触式三维测量中的应用进行了深入的研究和探讨。在对各种视觉技术的原理进行深入分析的基础上,对立体视觉系统的摄像机标定、特征提取、图像匹配、三维坐标恢复等几个方面的内容展开深入研究。主要研究包括以下几个方面:（1）提出双目立体视觉系统的设计方案,介绍了系统的组成、结构及具体测量方法,对系统构建中的若干问题如软件设计、摄像机设置、测量布局等作了阐述。（2）对传统标定算法进行了分析比较,采用一种线性求解与非线性优化相结合的方法实现摄像机的单目标定,并采用了一种基于三维反求最小误差的双摄像机标定方法。（3）对非接触测量中的特征提取算法进行了相应的研究。为了提高靶标角点的定位精度,本文在特征提取的基础上结合边缘提取及区域边界形状描述算法对其进行实现。（4）采用基于图像灰度,并应用鲁棒图像相关性评价函数,结合极线约束、灰度一致性约束、视差平滑性约束等若干约束条件设计了一套立体匹配算法。（5）对双目立体视觉方法的各种测量方法进行了深入的分析,包括5种空间点三维重建算法的精度比较;分析了摄像机及双目标定靶标的相对位置对精度的影响,实现了对靶标三维坐标的恢复及实物的三维尺寸测量。该系统利用VC++6.0设计实现,实验结果表明,利用本文提出及采用的特征提取及匹配算法,经过标定的双目立体视觉系统获取的左右两幅图像可以计算出相应的三维坐标及相关几何尺寸,具有较强的适应性和一定的实用价值。