基于线结构光的系统标定技术研究

论文摘要

基于线结构光的系统标定技术是线结构光三维测量系统在利用非接触方法快速准确获得被测三维物体的几何构型的关键技术之一。由线激光器生成,投射于被测物体表面的线结构光受到被测物体表面的调制,从而形成带有被测物体表面调制信息的线结构光。CCD摄像机捕获到带有调制信息的光条图像并对其进行相关处理,通过三维测量平台的运动关系获得CCD摄像机的数学模型。本文对基于线结构光的系统标定技术进行了深入的研究,主要完成了以下工作:首先,分析、讨论了结构光的选取,介绍了线结构光三维测量的基本原理并结合传统的摄像标定方法详细论证了世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系和像素坐标系之间的坐标转换关系;其次,依据线结构光三维测量方法的基本原理重点论述了本文实验用的三维测量系统的构成、参数设置和调整步骤,由此系统可以获取摄像机的内外参数及被测物体的表面信息;最后,论述了基于线结构光系统的摄像机标定的软件设计,并进一步论述了利用Matlab软件对CCD工业相机获取的图像进行的灰度化、二值化、区域检测等图像处理过程和从图像特征点的二维坐标到实物的三维世界坐标的数据获取过程。本论文完成了基于线结构光系统的标定研究中的一些基础性工作,论文中所作的理论分析和测量实验为今后的三维重建的进一步研究提供基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 计算机视觉
• 1.1.1 计算机视觉发展历程
• 1.1.2 计算机视觉测量方法
• 1.2 结构光视觉测量
• 1.2.1 计算机视觉测量方法
• 1.2.2 结构光视觉测量研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 三维视觉测量中摄像机标定技术
• 2.1 摄像机内外参数
• 2.2 摄像机标定方法
• 2.2.1 传统标定技术
• 2.2.2 自标定技术
• 2.2.3 基于主动视觉的标定技术
• 2.2.4 其它标定技术
• 2.3 摄像机模型
• 2.3.1 坐标系
• 2.3.2 坐标系变换
• 2.3.3 线性模型
• 2.3.4 非线性模型
• 第3章 线结构光三维测量系统
• 3.1 引言
• 3.2 基于线结构光的三维视觉测量基本原理
• 3.3 线结构光三维测量系统
• 3.3.1 三维测量平台
• 3.3.2 控制系统
• 3.3.3 控制系统调试流程
• 第4章 两步法标定技术
• 4.1 Tsai 两步法
• 4.2 两步法摄像机参数标定准备工作
• 4.3 两步法摄像机参数求解过程
• 4.4 两步法标定结果
• 第5章 基于BP 神经网络原理的摄像机标定
• 5.1 人工神经网络
• 5.2 人工神经网络的基本原理
• 5.3 BP 神经网络
• 5.4 基于BP 神经网络的摄像机标定
• 5.5 BP 神经网络方法标定结果
• 5.6 两种方法标定结果对比
• 结论
• 附录Ⅰ 标志点圆心像点坐标计算程序清单
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文