基于线结构光的复合式视觉测量技术的研究
本文结合山东省博士基金项目《基于线结构光的复合式视觉测量技术的研究》(2004BS05002)，针对线结构光只适合测量物体的自由型面，而对物体关键特征如圆孔、槽、台阶等边缘线难以精确测量的实际情形，结合双目立体视觉测量，设计了由三维运动机构、线结构光传感器、双摄像机等构成的复合式视觉测量系统来实现逆向工程中对复杂曲面物体的完整测量。本文以复杂曲面物体完整视觉测量为研究对象，针对摄像机和线结构光视觉传感器的标定、图像特征边缘提取、双目立体视觉匹配等关键性问题，从理论上和实践上进行了深入研究和探讨。本文的研究内容主要有以下几个方面：
1.针对标定的需要，利用自制的单齿靶标，通过调节激光平面与三维运动机构坐标系上的YZ平面平行得到同一组标定点来完成对摄像机和线结构光的标定工作。使传统的摄像机标定和线结构光标定统一了起来，极大地简化了系统的标定过程，同时便于线结构光测量和双目立体视觉测量的三维数据融合。
综合分析了摄像机现有标定方法，结合摄像机透视成像模型和线结构光数学模型，采用了基于径向排列约束(RAC)的方法来求解摄像机和线结构光传感器的内、外参数。
2．基于本课题的实际匹配的需要，采用Hessian矩阵法进行图像亚像素特征提取，通过试验，设计了最佳的高斯参数和阈值，保证了亚像素特征提取的精度，符合系统双目立体视觉测量精度的要求。
3.针对双目立体视觉匹配难，误匹配率高的问题，在特征匹配、外极线斜率匹配的基础上加入了区域匹配的最大相关度约束条件，即减少了误匹配的概率，又提高了匹配的速度和精度，促进了双目立体视觉在实际工程测量的应用价值。
4.针对复杂曲面物体完整测量的需要，把线结构光测量得到物体的三维数据和双目立体视觉测量得到物体的三维数据融合起来得到物体整体的空间坐标三维值，并在逆向工程软件SurfacerV10.6中实现物体的三维重建，达到完整测量的目的。
实验结果表明该系统能够较好地实现物体的完整测量，具有较高的精度，满足实际工程测量的需要，具有很好的实用价值。
复合式测量;线结构光;双目立体视觉;单齿靶标;亚像素;特征提取;双目匹配;数据融合
中国海洋大学
硕士
控制理论与控制工程
解则晓
2007
中文
TP242.62;TP391.41
53
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）