视觉检测技术在宝石毛坯三维测量中的应用研究

论文摘要

机器视觉的重要任务之一就是设法在一般的二维灰度图像中采用距离和深度测量方法求得第三维坐标（通常是用Z 坐标表示） , 从而形成了三维视觉。由于实现思想和条件的不同, 就产生了相应的诸多视觉方法【37】-【42】。其中, 结构光三维视觉以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息提取简单、实时性强及主动受控性好等特点, 近年来在工业视觉检测中得到了愈来愈广泛的应用。本文介绍了结构光三维视觉原理, 并在广义坐标系中采用透视投影变换理论建立了简单合理的基于线结构光的三维测量数学模型,并根据宝石的物理特性设计了线结构光三维视觉测量系统。最后用一个高精度的已知其半径与高度的轴承圆柱滚动体作为实验物进行三维测量,测量的数据走向与条纹的形状是符合的,因此说整个系统的设计理念是正确的。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 视觉检测技术的研究现状及应用
• 1.2 视觉检测的关键技术
• 1.2.1 数据获取技术
• 1.2.2 产品建模技术
• 1.3 论文研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要内容
• 本章小结
• 第二章 基于结构光的三维测量技术
• 2.1 摄像机成像模型
• 2.2 摄像机的标定
• 2.3 结构光视觉检测基本原理
• 2.3.1 线结构光视觉检测方法
• 2.3.2 线结构光三维测量数学模型
• 本章小结
• 第三章 结构光图像预处理
• 3.1 图像分割
• 3.1.1 图像分割原理
• 3.1.2 阈值确定—最小误差阈值的设定
• 3.1.3 确定阈值的两种简单算法
• 3.2 图像的去噪滤波
• 3.2.1 低通滤波
• 3.2.2 中值滤波
• 3.2.3 均值滤波
• 3.2.4 边缘保持滤波
• 3.3 结构光图像骨架提取
• 本章小结
• 第四章 三维测量系统设计
• 4.1 软件需求分析和模块化结构要求
• 4.2 系统各模块设计
• 4.2.1 系统软件总框图
• 4.2.2 获取原始图像模块
• 4.2.3 获取断面轮廓模块
• 4.2.4 系统标定模块
• 4.2.5 三维坐标提取模块
• 4.2.6 三维重构模块
• 4.3 主要软件界面设计
• 4.3.1 系统主界面的设计
• 4.3.2 数字图像处理软件界面的设计
• 4.3.3 三维坐标提取软件界面设计
• 4.3.4 摄像机标定软件界面设计
• 4.4 主要软件的程序设计
• 4.4.1 图像裁剪软件的程序的设计
• 4.4.2 摄像机标定软件的设计与实现
• 4.4.3 提取三维坐标的程序设计
• 4.4.4 利用 OpenGL 画出三维点的程序设计
• 4.5 测量系统的硬件实现
• 4.5.1 系统硬件的总体设计
• 4.5.2 CCD 支架的设计
• 4.5.3 转台的设计
• 4.5.4 结构光三维测量箱体的设计
• 4.5.5 标靶的设计
• 4.5.6 装置参数设置
• 本章小结
• 第五章 测量误差分析
• 5.1 主要误差来源分析
• 5.2 误差弥补
• 5.2.1 误差分析数学公式
• 5.2.2 测量区域和放大倍数
• 5.2.3 物体定位精度
• 5.2.4 环境影响
• 5.2.5 宝石毛坯表面光学性质引起的误差
• 5.3 系统理论误差计算
• 本章小结
• 第六章 系统装置标定与实验
• 6.1 系统装置标定数学模型
• 6.2 系统装置标定实验与结果
• 6.3 三维物体测量实验结果
• 本章小结
• 第七章 结论及展望
• 参考文献
• 附录
• 摘 要
• ABSTRACT
• 在硕士期间发表的论文
• 致 谢