基于立体视觉的汽车车身与车轴位置偏差检测系统的研究

论文摘要

随着汽车保有量的迅速增加及汽车检测技术的飞速发展,汽车的在线检测正向着自动化、智能化的方向发展。绝大多数检测项目已经实现了自动化,而一些检测项目仍处于依靠人工检测的阶段,严重影响了检测线上的检车速度,阻碍了检测技术的智能化、自动化的发展要求。因此,使用先进的计算机技术和自动化检测设备代替传统的检测方法势在必行。本课题正是基于上述背景,研究汽车车身与车轴位置偏差的自动化检测系统,以替代传统的人工检测方法,实现汽车车身左右对称点高度差和轴偏角的快速准确测量。论文针对汽车车身左右对称点高度差和轴偏角检测技术的特点,设计开发了基于立体视觉的检测系统。提出利用双目立体视觉实现对汽车车身左右对称点高度差及轴偏角的自动化测量。论文基于立体视觉理论,从图像的特征提取及匹配、摄像机的标定等关键技术研究入手,找到适合本文设计检测系统的算法,并进行了试验研究,取得了一些创造性的研究成果。同时,将立体视觉引入在用汽车的车身与轴偏角的检测,实现检测过程的自动化,对汽车检测行业的发展起到了积极的推动作用。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 汽车车身与车轴位置偏差检测技术的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 立体视觉技术
• 1.3.1 立体视觉的发展
• 1.3.2 视觉系统的构成
• 1.3.3 视觉理论框架
• 1.3.4 应用系统的研究
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 图像的特征提取及立体视觉算法研究
• 2.1 边缘检测方法研究
• 2.1.1 边缘特征的定义
• 2.1.2 边缘检测算法
• 2.1.3 Canny算法的改进
• 2.2 角点提取方法研究
• 2.2.1 角点的定义
• 2.2.2 常用的角点检测方法
• 2.2.3 Harris角点检测
• 2.2.4 算法的改进
• 2.3 直线提取方法研究
• 2.3.1 常用的直线提取算法介绍
• 2.3.2 基于方向约束和边缘特征的直线提取
• 2.4 快速立体匹配算法的研究
• 2.4.1 立体匹配算法简介
• 2.4.2 极线几何和基本矩阵
• 2.4.3 匹配约束
• 2.4.4 基于视差定位约束的快速立体匹配算法研究
• 2.5 三维重建
• 2.5.1 空间点的三维重建
• 2.5.2 空间直线的三维重建
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于视觉的检测系统标定方法研究
• 3.1 摄像机成像模型
• 3.1.1 坐标系的定义
• 3.1.2 针孔成像模型
• 3.1.3 非线性摄像机模型
• 3.2 典型的摄像机标定方法介绍
• 3.2.1 基于3D立体靶标的摄像机线性标定
• 3.2.2 基于径向约束的摄像机标定
• 3.3 基于图像畸变校正的摄像机标定方法研究
• 3.3.1 图像几何畸变的形成
• 3.3.2 图像几何畸变的校正
• 3.3.3 摄像机变换矩阵的求解
• 3.3.4 标定过程
• 3.4 方法的改进
• 3.4.1 空间射影变换
• 3.4.2 射影变换的不变量
• 3.4.3 非线性畸变参数的求解
• 3.5 基于立体视觉的检测系统标定
• 3.5.1 立体视觉摄像机相对位置的确定
• 3.5.2 试验与结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 汽车车身与车轴位置偏差检测系统的设计
• 4.1 视觉检测系统的性能评价指标
• 4.2 汽车车身与车轴位置偏差视觉检测原理
• 4.2.1 汽车车身左右对称点高度差的视觉检测原理
• 4.2.2 汽车轴偏角的检测原理
• 4.3 系统总体方案的设计
• 4.4 硬件系统设计
• 4.4.1 汽车车轴摆正系统
• 4.4.2 双目立体视觉系统
• 4.5 软件系统构成
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于视觉的检测系统试验研究
• 5.1 试验的目的与内容
• 5.2 试验方法与步骤
• 5.3 汽车车身左右对称点高度差检测的试验验证
• 5.3.1 特征提取
• 5.3.2 左右对称点对的确定
• 5.3.3 试验结果及分析
• 5.4 汽车轴偏角检测的试验验证
• 5.4.1 汽车轴偏角检测方法的确定
• 5.4.2 特征提取
• 5.4.3 汽车轴偏角的计算
• 5.4.4 试验结果与分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 攻读博士学位期间发表论文及参与科研项目情况
• 致谢
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT