基于三坐标的大型物体形貌检测研究

论文摘要

介绍了目前基于三维光栅扫描测量标定技术的国内外发展状况,详细分析了三维光栅式扫描系统的机器结构以及设计原理；其中,具体介绍了结构光技术,相位测量技术,以及计算机视觉技术和双目立体投影仪的机械结构及其设计原理；在采用双CCD进行扫描获取图像的过程中,图像的匹配技术是当前光栅式扫描测量的焦点,本文提出了一种全自动的图像自动标定方法,在对图像特征位置的标定后,通过对标记点的排序和编码,能够较快速的寻找到两幅图像的匹配点,通过实验数据,获得扫描系统的内外参数。文中详细的阐述了自动标定法的计算推导过程及其算法的实现过程。并在其标定的系统下,进行测量实验,将测量结果与理论值进行对比,获得测量误差。通过实验,本文所提出的自动标定技术,不仅可以使操作更加便捷,并且也可以很好的保证标定图像的轮廓边缘定位精度,同时,证明了这种测量方法可实现性以及标定精度可以保持在允许范围内的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 三坐标测量技术的研究现状
• 1.2 大型目标形貌坐标测量技术的研究现状
• 1.2.1 三坐标测量机
• 1.2.2 经纬仪测量系统
• 1.2.3 激光跟踪测量系统
• 1.2.4 激光扫描测量系统
• 1.2.5 光栅投影测量系统
• 1.3 研究目的及主要内容
• 第二章 三维光栅式测量扫描系统的基础理论
• 2.1 三维光栅式扫描系统原理
• 2.2 三维光栅式测量扫描系统结构设计方案
• 2.2.1 CCD摄像机原理
• 2.3 光栅投影测量原理研究
• 2.3.1 光栅法测量原理
• 2.3.2 傅里叶变换法
• 2.3.3 位相法
• 2.4 光栅的形成
• 2.5 相移法光栅测量
• 第三章 双目立体视觉原理研究
• 3.1 扫描仪的立体光学成像原理
• 3.1.1 图像坐标系
• 3.1.2 摄像机坐标系
• 3.1.3 世界坐标系
• 3.2 立体视觉原理
• 3.3 匹配算法原理
• 3.3.1 算法整体流程如下
• 3.3.2 利用基线约束求匹配点
• 3.4 图形处理
• 3.4.1 灰度直方图
• 3.4.2 噪声和滤波
• 3.4.3 灰度均衡
• 3.4.4 边缘提取
• 3.4.5 Canny算子
• 3.5 影响测量精度的因素
• 第四章 测量系统的定标设计
• 4.1 定标原理
• 4.2 定标算法
• 4.2.1 图像坐标变换
• 4.2.2 参数标定
• 4.3 参数计算
• 4.4 建立摄像机模型
• 4.5 参数的标定
• 4.5.1 基本公式推导
• 4.5.2 推导过程
• 第五章 实验及结果分析
• 5.1 实验
• 5.1.1 标定实验
• 5.1.2 实验结论分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献