单CCD镜头固定位置测量2D反求建模系统的研究

论文摘要

二维测量技术在反求工程、工业检测及质量控制等领域占有一席之地,反求工程中轮廓曲线的重建对于曲面重建是至关重要的,基于视觉和有限元双线性插值方法建立的二维反求建模测量系统,与传统的三坐标测量机相比,具有速度快、量程大、操作方便的优点。因此建立一个简单的单CCD固定位置测量二维反求建模系统具有重要的理论意义和实用价值。论文就这方面进行研究,主要研究内容如下:1.搭建了一个结构简单的单镜头固定位置测量二维反求系统的硬件平台,主要包括CCD相机和镜头,计算机、三角架以及经特殊设计的点状网格标定板。同时在完成测量系统硬件合理配置的基础上,实现了测量系统的软件构架。2.较为系统地研究了单镜头固定位置测量系统的标定技术。论文提出并实现了一种利用点状网格标定板作为辅助测量工具及有限元双线性插值法的自动检测算法。该算法首先综合了图像灰度化、图像的缩放处理、边缘提取等技术,然后对点状网格标定板进行编号,并利用有限元双线性插值技术,实现了一个稳定可靠的单镜头固定位置测量的标定方法。3.根据论文所提出的标定方法及有限元双线性插值方法,实现了待测物体二维坐标数据的获取,完成了二维图像的重建。作者提出了一种先基于曲率实现曲线的初始分段,然后利用短线段进行光滑处理和矢量化的算法,继而完成了图形的矢量化处理,并最终生成AutoCAD软件系统可识别的文件。主要研究成果:作者研究了利用点状网格标定板实现单CCD镜头固定位置测量系统的标定算法。并在此基础上,开发了二维测量软件系统。作者的工作为课题组下一步工作奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 反求工程的内涵
• 1.1.2 反求工程的应用
• 1.1.3 反求工程中的数据采集
• 1.1.4 反求工程中的模型重建
• 1.2 选题依据及研究内容
• 1.2.1 选题依据
• 1.2.2 研究内容
• 第二章 单CCD 固定位置测量系统组成
• 2.1 系统结构
• 2.2 系统硬件选择
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 系统硬件设计要求
• 2.3 软件平台的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像预处理
• 3.1 彩色图像的灰度化
• 3.2 图像的缩放处理
• 3.3 图像的二值化处理
• 3.4 图像的平滑处理
• 3.5 边缘检测
• 3.6 图像细化
• 3.7 实例分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于有限元双线性插值法的二维重建
• 4.1 有限元仿真法
• 4.2 基于有限元双线性插值法的二维重建
• 4.2.1 板坯图像的拍摄
• 4.2.2 网格标定板的设计
• 4.2.2.1 网格标定板方案的选择
• 4.2.2.2 网格节点的编号
• 4.2.3 有限元双线性插值法的反求
• 4.2.3.1 有限元双线性插值法的理论基础
• 4.2.3.2 有限元双线性插值法反求的应用
• 4.3 二维重建算法实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 图形的矢量化与dxf 格式的转换
• 5.1 边界轮廓的矢量化
• 5.1.1 轮廓跟踪
• 5.1.2 初始分段点的选取
• 5.1.2.1 轮廓点变化率的计算
• 5.1.2.2 初始分段的算法
• 5.1.3 分段光滑矢量化
• 5.1.3.1 自动检测直线段或曲线段
• 5.1.3.2 轮廓线的矢量化
• 5.2 dxf 格式的转换
• 5.2.1 dxf 文件结构
• 5.2.2 dxf 格式文件的读取
• 5.3 算法实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文