基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

一种基于视觉测量的大型自由曲面拼接方法

针对不规则复杂大尺寸三维面型测量的问题,提出一种基于视觉测量技术的大型自由曲面拼接方法。将大型曲面分为若干子块,采用双摄像机面结构光方式获取局部子区域密集点云,在曲面上布置若干标志点,其坐标采取近景摄影测量方法获得,对这些标志点进行局部子块坐标系到全局坐标系的转换,得到自由曲面面型。避免了一般标志点拼接方法的累积误差,解决了非编码标志点匹配及匹配奇异问题。实验表明,在1065mm×1000mm×255mm范围内,用19块子区域进行拼接,平均拼接误差为0．045mm。     

基于双目立体视觉测量技术的冲压件数字化回弹测量

针对采用常规检具测量冲压件回弹量存在精度低、费用高、周期长等问题,提出数字化回弹测量方法。研制了基于光栅投影的双目立体视觉测量装置,应用该装置采集获取实际冲压件产品的三维点云数据;采用三步法将点云数据与产品的CAD设计模型匹配对齐,计算点云相对于设计模型在最佳匹配位置的法向偏差量,从而获得回弹量数值。生产实际中的应用表明:所研制的测量装置和数字化回弹测量系统通用性强,能实现对复杂、大型冲压件快速、灵活、精确的三维回弹测量。     

双目立体视觉的无人机位姿估计算法及验证

针对无人飞行器在未知复杂环境下的导航问题,提出了一种基于双目立体视觉的无人飞行器位置和姿态估计算法。用双目摄像机采集立体图像序列,对图像进行立体校正后使用Harris算法提取特征角点,用NCC算法获取匹配特征点,导出摄像机坐标系下的特征点坐标,得到三维立体特征信息,使用RANSAC算法与L-M迭代算法得到无人飞行器姿态和位置估计值。实验结果表明,基于双目立体视觉的位姿估计算法能适应未知环境变化,计算结果与实际位姿量相比误差小,能满足无人飞行器导航要求,可为无人飞行器的导航实现提供一套新途径。     

正交双目视觉长轴类零件装配端位姿检测方法

为解决非正交双目立体视觉在长轴类零件三维位姿检测中需要多个特征点进行匹配,计算量大以及视野中难以获取整个零件的图像等问题,提出一种基于正交双目立体视觉检测长轴类零件装配端三维位姿方法.采用光轴正交的两个相机同时采集长轴类零件装配端的图像,分别采用亚像素法对所采得的图像进行处理,可以得到被检测长轴类零件装配端在两个相机图像坐标系内的位置和姿态,再依据正交双目立体视觉模型对两组位置信息进行融合得到其三维位姿.实验结果表明:利用两个CMOS相机构成的正交双目立体视觉能够快速、精确检测长轴类零件装配端的三维位姿.该方法只需要一个特征点进行匹配,计算量小、简单易行,适用于通过机器视觉引导工业机器人进行精密长轴类零件的快速装配.     

三维集成成像系统中物体三维信息的重建方法

依据三维集成成像特性,以立体视觉理论为基础,提出了一种基于点对匹配的单元图像立体匹配算法,建立了单元图像像素到重建三维物体点的精确映射关系,实现了三维集成图像的重建.最后,提出一种符合人眼视觉观测效果的评价尺度,定量分析了不同设计参数对三维图像重建结果的影响。     

飞行蝙蝠标记自动提取与追踪算法

蝙蝠对仿生扑翼飞行器研究具有重要启发价值。通过计算机视觉方法分析蝙蝠运动需要大量特征标记,因此准确提取、追踪标记是蝙蝠飞行研究的关键。常用的底层特征提取方法将局部极值作为特征点容易导致较高的标记错检率。提出一种基于图像分割的标记提取方法。通过帧间差分获取初始蝙蝠区域,对伪装区域进行补偿,利用LoG算子进行标记增强,并通过阈值分割得到标记,计算标记质心作为特征点。提出一种基于迭代最近点的标记追踪方法,将蝙蝠划分为不同区域并对区域内标记点进行点集粗配准,通过最近邻搜索完成匹配。试验结果表明,算法的标记识别率能够达到96%并实现无遮挡情况的标记追踪,优于SIFT、BRISK等特征匹配方法以及光流追踪方法。     

一种双目视觉测量方案设计

提出一种双目视觉装置的测量方案.即由8点算法计算两视图的基本矩阵,根据已知基本矩阵配置一对规范形式相机矩阵,并根据图像点对应和相机矩阵对实现空间点的射影重建,进而根据空间的点对应计算射影坐标系到欧氏坐标系的变换阵.通过切实的数据模拟以及实物计算表明该方案是有效可行的.     

基于摄影测量的数码影像三维物体空间重建

近景摄影测量作为一种非接触性量测手段,其基本任务是通过数码相机(摄影机)获取图像信息,计算三维空间物体的几何信息以重建和识别物体。基于摄影测量原理,利用数码相机从不同方向拍摄物体使之构成立体像对,加之利用一定数量的控制点进行控制,即可实现小区域的三维物体空间重建。本文以未检校的数码相机对某浮雕进行外业摄影,并通过内业处理实现三维建模,验证该方法的有效性。     

多目立体视觉三维重建系统的设计

针对工业产品质量检测过程中产品三维表面的重建问题,提出一种基于多目立体视觉三维重建方法.设计了一套由八个直线分布的工业相机构成的三维重建系统方案.首先通过图像采集模块,在八个不同方向对目标物体进行图像采集.其次对采集到的图像进行预处理,其中包括图像背景抑制和目标物体分割.然后通过相机标定模块,对八个相机进行标定,获得它们的内外参数,并结合Harris角点检测及高斯差分检测算法对预处理后的图像实现特征点提取.在此结果上,再利用三角形法对提取到的特征点进行匹配和校正.最后采用泊松表面重建方法准确地获取和优化角点,并找到角点特征的匹配点,从而对物体进行三维表面的精确重建.实验结果表明,设计的系统能够重建出静止物体的局部三维表面,重建结果中的物体表面完整,结构清晰,表面上的字符重建完整,能够很好地进行识别.     

基于双目视觉模型的彩色目标实时检测与定位

从立体视觉中提取位置信息是计算机视觉的热点问题.在建立双目视觉模型的基础上提出了一种新的基于YUV彩色模型的实现足球立体视觉匹配的检测方法.该方法将匹配问题映射为具有某种颜色的目标特征区域的中心,把其中心作为匹配点,通过目标的分割获得匹配点后根据双目视觉定位数学模型恢复图像位置信息,完成对目标的实时检测和定位,满足机器比赛中对足球实时检测和定位的需要.     

基于双目视觉跟踪的三维拼接技术

为了扩大三维面形测量的视场,提出了基于双目视觉跟踪的三维拼接技术。采用了两套双目测量系统,一个为全局的跟踪系统,一个为测量系统。在测量系统上固定一个7×7棋格靶标作为中介,将每次测量系统测得的物体三维点坐标转换到统一的全局坐标系下完成拼接。测量系统采用的是投影格雷码结构光加上双目视觉原理的方法获得物体三维点坐标,实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于激光网格标记的计算机视觉测量技术研究

基于激光网格标记的视觉测量技术是一种高精度的三维坐标测量技术。该技术采用交叉投射激光网线的方式对待测物体进行标记,然后分别采集这两组交叉的标记图像并进行标记提取;提取出的两组标记线在经过去噪、细化、后处理以及匹配之后将被合成测量所要求的网格点图像,这些网格点就是测量所需要的特征点。采用这种交叉标记并合成网格点的方式,可以简化以后的网格点匹配算法。本文最后给出了比较详细的测试实例,证明了本技术的有效性。     

基于SIFT特征点的双目视觉定位

提出了一种结合了SIFF特征点的双目立体视觉定位方法.介绍了对尺度、旋转、视角等变化具有良好鲁棒性的SIFT特征向量,利用SIFT特征向量匹配算法在双目视觉系统采集的左、右图片中分别检测目标、获取匹配的目标SIFT特征点.经过空间匹配点选择、标定点坐标计算等步骤获取左、右图片中具有空间位置一致性的目标标定点,并在摄像机坐标系中恢复目标标定点三维信息.实验结果表明,利用该方法进行目标定位具有较强的适应性.有一定的实用价值.     

发动机凸轮轴非接触三维精密测量

从测量方法入手,以角点提取及角点匹配算法理论为基础,提出了基于多边不规则模型的特征匹配方法,解决了凸轮轴检测过程中,使用编码标记点与自身特征产生的匹配困难以及造成精度不高的问题.对凸轮轴的三维测量实验验证,基于多边不规则模型的特征匹配方法, 使拍摄拼接的法向平均测量精度达到小于0.04 mm的水平.所提出的测量方法能够有效地提高双目CCD三维测量精度.     

基于异构多核构架的双目散斑3维重建

本文提出一种基于异构多核构架的双目立体散斑三维重建方法。该方法在构建双目立体视觉模型基础上,辅助投射白色散斑结构光,然后通过采集高分辨率双目散斑变形图像,经过极线校正后,运用零均值归一化互相关函数(ZNCC)作为相关算法的匹配代价函数,对传统的ZNCC快速计算方法进行修改并将其移植到异构多核处理器Myriad2上,实现了高精度物体三维重建效果。使用该方法进行三维物体重建可有效克服传统立体视觉算法对弱纹理区域重建效果较差的缺点,并借助异构多核构架处理器的自身特点,重充分发挥其强劲的并行运行能力,在不损失系统重建精度的前提下,使系统运行时间极大缩短,对系统的重建效率具有较大提升。     

齿轮激光跟踪在位测量的姿态调整模型

为了提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的精度,降低测量过程中三维测量平台的运动自由度,设计了三维测量平台姿态调整系统。为实现三维测量平台的自动姿态调整,建立了2个姿态调整模型来实现姿态调整量的计算,构建姿态调整系统并分析姿态调整模型的调整精度。通过姿态调整系统的3个高度调整电机与1个角度调整电机,实现三维测量平台的姿态调整,最终实现三维测量平台坐标系与特大型齿轮工件坐标系的平行,在最佳姿态下测量特大型齿轮的误差项目。实验结果表明,姿态调整模型正确,系统可实现119"的调整精度,可应用于特大型齿轮激光跟踪在位测量系统。     

连续视场的多相机数字图像相关测量方法

为拓展三维数字图像相关方法的应用范围并提高测量精度,将数字图像相关方法和多相机同步采集系统相结合,形成连续视场的多相机三维数字图像相关测量方法,在满足大长细比、大曲率和复杂全表面连续变形测量需求的同时,提高应变测量精度。多个相机同步拍摄物体表面的不同区域,相邻局部区域之间满足视场重叠范围要求,通过多相机标定将数据点映射至同一全局坐标系下,实现连续视场的多相机数字图像相关测量。利用双相机系统和多相机系统同时观测板的平移实验和梁的三点弯曲实验,结果表明,连续视场的多相机数字图像相关测量方法充分利用相机空间分辨率,一定程度上提高了三维变形测量精度。     

基于双目视觉的红绿灯距离测量

红绿灯路口的交通事故对人们的生命和财产安全构成了极大的威胁。针对该问题,将双目视觉的测距技术应用在前方红绿灯距离的测量方面。研究了基于双目视觉的红绿灯距离测量系统。系统通过2个CCD摄像头从不同视角采集前方红绿灯的图像信息,得到左右两幅双目图像对,对左右两幅双目图像对进行处理、定位;然后采用全局匹配的方法进行特征点提取,找到对应的特征匹配点对,得到视差;再根据三角测量原理,恢复出被测目标的三维信息和深度信息,实现对前方红绿灯距离的测量。实验结果表明:该设计方案能有效地测量前方红绿灯距离,方法简单有效,具有较高的测量精度。     

多视觉线索融合的表面形状恢复和重建

介绍了一种从遮挡边缘和其它视觉信息恢复表面形状的方法，利用不同视点下的遮挡边缘序列，获取了它们所对应的表面点的三维几何坐标．并结合视差分析，对物体表面的非暴露区域进行深度(高度)计算．最终通过插值，获得表面三维模型，并用图形学的方法对表面进行了三维表达．实现真实目标建模和绘制．实验结果显示了这一研究思路的巨大潜力．