视觉坐标测量的仿真环境设计

论文摘要

虚拟视觉坐标测量机是坐标测量中一个新的研究领域,有着重要的理论意义和广阔的应用前景。本文主要对视觉坐标测量的仿真环境进行研究,包括对视觉坐标测量机的仿真模型及其仿真运行环境的研究,并在此仿真环境下对基于相机沿坐标轴平行运动的空间圆几何参数的虚拟测量进行了探讨。具体研究内容包括以下三个方面:1.基于相机平行运动的测量模型的建立。该测量模型采用单个相机沿坐标轴平行运动进行多视点图像采集,在测量过程中根据相机平行运动的步长可对相机进行实时标定,从而降低了标定的复杂度,并且该测量模型下的三维重建算法简单。2.基于相机平行运动的空间圆几何参数测量的研究。在相机沿坐标轴平行运动的基础上,对空间圆几何参数的测量进行了研究。其中重点研究了投影椭圆边缘点的提取以及边缘点的匹配。该测量方法的核心是先重建空间圆边缘点的三维坐标,再通过空间圆的拟合求取圆的几何参数。该方法不需获取空间圆所在平面和相机图像平面之间的夹角,就可求取空间圆的几何参数,并且避免了投影椭圆拟合中心和空间圆实际投影中心并不重合引起的测量误差。3.视觉坐标测量机仿真模型和运行环境的建立。通过对视觉坐标测量机机械结构和运动方式的研究建立了视觉坐标测量机仿真模型和仿真运行环境,并在此环境中对圆的几何参数进行了虚拟测量。视觉坐标测量机仿真模型和运动环境的研究对视觉坐标测量机制造和教学演示有一定参考意义,而在仿真环境中对空间圆几何参数的测量可为实际圆的测量提供参考方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 视觉坐标测量技术概述
• 1.2 视觉坐标测量技术的发展动态
• 1.2.1 视觉坐标测量系统分类
• 1.2.2 虚拟视觉坐标测量技术的发展
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本文研究的意义
• 第二章 立体视觉测量原理和关键技术
• 2.1 摄像机的线性模型
• 2.2 基于相机运动的视觉测量原理
• 2.3 视觉测量关键技术
• 2.3.1 摄像机标定
• 2.3.2 图像特征信息提取
• 2.3.3 图像特征的匹配
• 2.3.4 三维重建
• 第三章 基于相机平行运动的测量模型
• 3.1 平行运动测量模型
• 3.2 平行运动的摄像机标定
• 3.2.1 摄像机的标定
• 3.2.2 基于相机平行运动的标定
• 3.3 平行运动的极线约束
• 3.3.1 极线约束理论
• 3.3.2 基于相机平行运动的极线方程
• 3.4 小结
• 第四章 基于相机平行运动的空间圆几何参数的测量
• 4.1 图像采集模型
• 4.2 图像二值化
• 4.3 投影椭圆周提取
• 4.3.1 传统边缘检测算子
• 4.3.2 投影椭圆周提取算法
• 4.3.3 圆周特征点存储
• 4.4 边缘特征点的匹配
• 4.5 空间圆的拟合及几何参数计算
• 4.6 小结
• 第五章 仿真环境设计
• 5.1 视觉坐标测量机模型仿真
• 5.1.1 机械结构模型仿真
• 5.1.2 运动模型仿真
• 5.2 工件模型仿真
• 5.3 摄像机成像仿真
• 第六章 实验
• 6.1 仿真测量平台
• 6.1.1 平台运行的硬件环境
• 6.1.2 仿真测量平台
• 6.2 测量方案
• 6.3 测量实例
• 6.4 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢