基于编码光栅和外极线约束的曲面匹配算法研究

提出了一种新的基于编码光栅和外极线约束的三维曲面匹配算法,该算法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题,即左右图像光栅条纹的对应关系确定问题。另外,采用外极线约束将可能的候选点限制在直线分布,即将查找范围由二维降为一维。这种算法极大地减小了图像匹配的运算量,同时减小了错误匹配的概率。实验表明,采用编码光栅投影与外极线约束的视觉测量能够准确有效地匹配出自由曲面的三维立体轮廓。     

一种基于极线约束的最小二乘匹配方法研究

图像匹配技术在图像处理与计算机视觉中有着非常重要的作用。最小二乘影像匹配方法是常用的匹配方法之一。本文提出了一种基于极线约束的最小二乘图像匹配算法。该算法将极线约束和最小二乘法结合实现图像匹配。首先利用两幅图像间的极线约束得到多个预匹配点,确定预匹配区域,然后用最小二乘法求得最佳匹配。实验结果表明,该方法效果良好,具有实用价值。     

基于坐标测量机的轴向立体视觉测量方法研究

为了解决双目立体视觉测量过程中图像匹配计算量大、算法复杂、误匹配率高的问题,提出了一种轴向立体视觉测量方法。该方法由单个摄像机沿坐标测量机轴向先后捕捉被测物表面,利用同轴摄像机外极线相互平行的特性进行同源相点的逐个匹配,并根据视差原理反求三维坐标。着重论述了该方法的原理、同源点匹配及具体实现过程,并通过实验进行了验证,测量了一个塑料盘的边缘并进行了重建。研究结果表明该方法能提高匹配效率,减小误匹配几率,实现快速高效的非接触式测量。     

便携式激光扫描三维形貌测量系统

介绍了基于双目立体视觉的便携式激光扫描三维形貌测量系统,该系统的测头部分安装了5个激光器,将 扫描速度提高了5倍,而且采用两个摄像机同时摄取扫描激光光条图像,避免了对投射激光的标定过程。根据立 体视觉原理,经图像匹配,可计算得到光条上所有点的空间位置和深度,即被测空间曲面的三维信息。阐述了非 接触三维形貌测量的原理和方法,试验结果证明了系统的可行性和适用性。     

用极线束约束方法进行图像匹配后的质量控制

在立体视觉匹配过程中,不可避免的会出现大量的误匹配点.图像匹配后的质量控制是检测误匹配点的基本方法.本文将对进一步提高匹配准确率进行探讨.基于连续性假设,在射影几何意义下,本文利用一种外极线束和匹配点的整体信息,对相似性匹配结果进行检测,剔除其中的误匹配点.实验结果证明,极线束约束具有较强的误匹配检测能力,大大提高了匹配准确度.     

一种基于投影校正的在机工件三维重构方法

提出了一种新的基于投影校正的移动式单目视觉三维重构方法。在投影校正后的立体图像对平面上,所有极线相互平行且处于水平方向,共轭极线位于同一条水平线上,使单目摄像机在移动前后的两个位置拍摄的图像的对应点匹配搜索从二维平面降至一维水平线,为图像匹配提供了极为有利的约束条件。采用该投影校正的方法对铣床上的工件进行了三维重构,证明了该方法的有效性。     

基于单目视觉的水下目标三维信息重建方法研究

基于手眼协调原理,提出了一种采用单目摄像机对具有几何形状约束特征的水下目标进行三维信息重建的方法。方法首先对水下目标进行二值化处理,并对二值图像的几何信息提取与处理,然后配合机械手的动作获取目标的空间位置信息,进而通过视觉引导机械手与目标成特定的相对姿态,最后通过摄像机的空间位置与姿态信息推断出目标的空间位置与姿态信息。这种方法避免了传统机器视觉存在的水下目标模糊、纹理特征不明显、图像匹配困难等问题,根据二值图像的几何信息能够更稳定有效的获取水下目标的三维位置姿态信息。     

大型物体自由曲面测量技术研究

本文针对大型物体自由曲面测量中,传感器单元测量区域小等问题,提出了一种基于粘性目标实现空间图像拼接的方法.采用基于旋动理论,利用相邻图像块中三个粘性目标的空间位置信息确定视觉测量系统姿态的变化,完成空间图像块的拼接.相关实验表明,基于粘性目标实现空间三维图像数据的拼接是可行的,拼接数据空间点距离的相对误差小于0.6%.     

基于角点特征的立体视觉车辆环境感知系统研究

通过对立体视觉系统进行测距试验发现,标定误差将会导致远距离测距精度的下降,并使立体图像对不再严格的满足极线约束,这说明对于车辆环境感知这类大探测范围的应用不能直接使用传统的立体视觉算法.针对这些问题,设计出基于角点的立体视觉系统进行车辆环境感知.通过二次标定减小相机标定误差对测距精度的影响,使系统能够在有效探测范围内进行准确测距.使用弱化的极线约束对图像中检测到的角点进行立体视觉处理,提高匹配成功率.根据车道线检测结果在线标定相机俯仰角,消除行驶过程中相机俯仰角变化对远距离物体检测造成的影响.为实现大基线立体视觉系统在进行大范围障碍物检测时的实时性处理,根据车速动态调整检测范围以降低立体视觉处理的运算量.试验结果表明,该系统能够对车前3～80 m的障碍物进行实时可靠准确的检测和测距.     

结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统

三维轮廓检测能力决定了光学自由曲面开发的进度和应用的范围。基于条纹反射法检测原理提出了一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统。该系统主要用于光学自由曲面轮廓的检测,以立体视觉测量得到的光学自由曲面轮廓数据作为初值,结合相位测量偏折法测量数据的迭代,得到精度更高的光学自由曲面轮廓测量结果。实验结果表明,该系统可测量直径为300 mm、倾斜角范围为±20°的自由曲面光学元件,系统的复合测量能力强,光学自由曲面的测量不确定度小于±1μm。     

微工作台姿态视觉测量方法

结合单目视觉,提出了一种基于三点法的微工作台姿态测量新方法.用固定在微工作台上的标准球的球心为标志点,建立微工作台坐标系,通过单目视觉模型计算各标志点的世界坐标,进而得出微工作台的三维姿态参数.该方法的优点是利用单目视觉实现目标三维姿态的测量,结构简单,避免了立体匹配的难题.实验结果表明,该测量方法简单高效,满足可行性要求.     

[退役产品拆卸和回收利用]基于向位妨碍的约束状态图模型及其拆卸序列

为了有效衡量拆卸过程中零部件约束方向区间的大小,提出了一种基于向位妨碍的约束状态图模型及其拆卸序列生成方法。根据零部件之间在拆卸过程中的约束类型及空间妨碍关系,提出了一种三维向位妨碍的概念及其计算方法,并构建了基于向位妨碍的约束状态图模型;在此基础上构建了相应的状态矩阵和拆卸算子矩阵,将拆卸过程转化为拆卸算子矩阵与状态矩阵的迭代运算过程,并给出了相应的拆卸规则及拆卸序列规划算法。以平口钳产品拆卸为例,进行了拆卸建模与序列规划求解,结果表明该方法有效、可行。     

利用编码和极线约束相结合的方法实现工业摄影测量中的点匹配

提出一种利用编码和极线约束相结合实现点匹配的方法,该方法利用圆环式编码点作为识别码标识区域。此类编码点具有旋转、缩放、变形的无关性,测量点是与编码点中心圆斑大小一样的圆斑。针对大尺寸测量对象中点的匹配问题,本文提出了分区的思想。首先进行区域匹配,即粗匹配;然后利用极线约束匹配小区域测量点,即细匹配,这样就完成了整个匹配。试验表明该方法能够有效地降低数据处理时间,提高匹配率和自动化程度。     

一种基于极线约束的激光条纹匹配算法

在逆向工程中为了获得产品的精确CAD模型，必须完成立体点的匹配．通过建立摄像机模型描述了三维世界坐标与计算机图像坐标之间的关系；提出了基于极线约束和连续性约束的激光条纹匹配准则，给出了一种直线和曲线求交的激光务纹匹配新方法，从而实现了激光条纹的快速精确匹配和激光扫描线的三维重建。     

双目CCD结构光三维测量系统中的立体匹配

在立体视觉中,比较了几种常见立体匹配方法,并针对存在的问题,提出了多种方法融于一体的高效立体匹配方法.首先将计算机构造的用于解相的光栅由投影仪投射到物体上,再将计算机构造的一系列黑白相间的编码光栅也由投影仪投射到物体上;然后将畸变栅线图像由摄像机采集到计算机中,用解相光栅进行解相得到折叠在[-π,π]区间内的相主值,用所述结构光编码方法进行相展开得到相位的周期,二者相加得到真实相位值.利用插值算法将具有相同相位的点拟合成连续曲线,从而实现了两幅CCD图像相同相位曲线的匹配,再根据外极约束条件,得到两幅图像点的匹配.在反向工程中,用该方法对电话接线筒进行三维测量,实验验证了该方法进行立体匹配的高效性和准确性.     

基于装配约束关系的零部件参数化设计

首先分析了零组件的一般参数化设计的常见方法 ,针对存在的定位关系复杂组件 ,提出了一种基于装配关系的参数化设计方法。文中着重阐述了该设计方法的原理 ,即采用关联参数建立多个组件间的关联可以实现复杂组件的参数化建模。最后基于三维 CA D造型系统 U G平台 ,给出了航空发动机单级叶片和盘的整体参数化设计实例 ,验证了该方法的可行性     

基于Snake模型的特定人脸三维重建方法

以双目立体视觉为基础,构建一种特定人脸重建系统,提出基于Snake模型的特定人脸三维重建方法,利用已标定的摄像机拍摄立体图像对,采用肤色检测得到人脸区域。在对立体图像对进行摄像机畸变校正、立体图像对的外极线对齐、人脸区域选择及归一化等预处理后,采用金字塔结构相关匹配算法,在误匹配点数与精度两者之间达到较好的平衡。针对人脸提出能量最小化方程,考虑顺序匹配约束、连续性约束、曲线上各点曲率的估计和相关性约束条件,大大提高视差提取的正确率,解决了立体视觉中立体匹配的难点,成功地恢复出人脸的三维数据,实现特定人脸的重建。试验结果表明：基于Snake模型的视差抽取,并经过光顺处理和纹理映射后,除了脸部部分边缘存在一些变形外,主体部分的重建效果真实感强。该算法不需要结构光等设备,基本不需要人工干预,就能恢复出特定人脸的三维数据,效果好,实用性强。     

一种基于区域立体匹配算法的实现及改进

在立体视觉中,立体匹配是立体视觉中算法中最重要也是最难的部分。如何更快更精确的建立两幅图像的匹配基元之间的对应关系,以及解决区域匹配算法计算量大等缺点,一直是立体匹配中的热点。文中首先将图象进行外极线校正,在此基础上,采用一种隐含约束条件结合唯一性约束条件的单向匹配算法(SMP算法),完成了初次匹配及初次去除伪匹配,再采用一种伪极线约束条件,对得到的匹配对进行二次去除伪匹配,最后,对得到的视差图进行插值运算,提高了匹配精度。另外,在匹配过程中,通过Box滤波加速方法,减少了计算匹配窗口相似性的复杂度,缩短了程序运行时间,可以满足系统对实时性的要求。     

基于约束的三维特征可变零件模型的研究

为提高ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的智能化和集成化,本文提出了一种基于约束和特征设计的零件定义模型,该模型采用了一套新型的特征定义、分类、表达方法,并鉴于短维约束的特征,对三维特征约束进行高层抽象,分为特征内约束、特征间约束,特征内约束表示为定型约束Ｃｓ,特征间约束表示为依存约束Ｃｄ、定全约束Ｃｐ、形状依赖Ｃｓｄ。在此基础上,通过有向特征多叉树（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｍｕｌｔｉｂｒａｎｃｈ Ｔｒ