灰色关联分析方法在双目视觉测量系统误差分析中的应用

针对双目视觉测量系统存在误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于灰色关联技术的误差分析方法。考虑视觉系统的灰色属性,将灰色系统理论及其相关技术运用于视觉测量系统的误差分析。以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,通过基于单项因素变化的实验,获取了误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响。分析结果证明了灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色理论意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均大于等于0.859,高于其余误差因素。     

双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析

为提高视觉测量系统的测量精度,针对双目视觉系统结构,采用三角法建立了双目视觉测量系统的结构参数模型,分析了双目视觉系统结构参数与空间被测点之间的关系特性,研究了各结构参数对测量精度误差分布的影响,根据仿真结果给出了小误差时的结构参数的最佳取值范围。     

结构光视觉传感器误差分析与结构分析

结构光视觉传感器是视觉焊缝跟踪系统获得焊缝信息的重要组成部分,其测量误差与性能对焊缝跟踪系统的总体测量精度及可靠性有着直接影响.本文对应用于焊缝跟踪的结构光视觉传感器进行误差分析,包括传感器硬件系统结构误差、激光散斑噪声误差及镜头畸变误差等,并对不同结构方式下的视觉传感器建立了数学模型,具体分析了结构参数对其误差的影响,提出结构光视觉焊缝跟踪传感器优化设计方法,并依据仿真结果给出结构优化设计参数,最后通过实验验证了该优化设计方法的正确性.     

基于双目视觉的高精度摄影系统测量精度模型分析

分析了摄像机投影模型和影响摄影测量精度的内外因素,针对固定视场双目视觉摄影测量应用,建立了目标特征标志提取误差、时间同步误差、安装平台形变、目标控制点特征及多帧平滑滤波算法对位置及姿态测量误差的影响模型,通过数据仿真对影响摄影测量精度的因素进行了讨论,可为靶场目标起落运动参数测量系统及其它高精度摄像测量系统设备选型、设计论证及测量精度分析验证等提供参考。     

单目三点位置测量精度分析

通过理论推导,对影响三点单目视觉位置姿态测量系统的6个因素(标志器与相机的相对距离,标志器尺寸,相机量化误差,相机内参数标定误差,特征点的中心提取精度,姿态解算算法精度)以及这些因素对系统精度的影响程度进行了分析,然后通过数值仿真和成像试验验证了理论推导的正确性。实验结果表明,对测量精度影响最大的因素是测量距离,像平面方向的测量误差与靶标和相机的相对距离成正比,光轴方向的测量误差与相对距离的平方成正比;图像中提取的特征点的位置误差是测量系统误差的主要来源,位置误差包括特征点提取误差和由于镜头畸变等引起的特征点成像位置偏移;长焦距和小像元有助于减小相机的量化误差;焦距的标定误差和靶标尺寸主要影响光轴方向的距离测量精度,对其余两个方向的精度影响不大;测量系统的解算算法不是引入误差的主要因素。     

双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析

为提高视觉测量系统的测量精度,针对双目视觉系统结构,采用三角法建立了双目视觉测量系统的结构参数模型,分析了双目视觉系统结构参数与空间被测点之间的关系特性,研究了各结构参数对测量精度误差分布的影响,根据仿真结果给出了小误差时的结构参数的最佳取值范围。     

基于纯平移两视图几何的镜头畸变参数标定

针对摄像机镜头畸变对系统测量精度的影响,提出了基于纯平移两视图几何的镜头畸变参数标定方法。首先,分析了机器视觉测量中影响测量精度的主要畸变类型,建立了镜头非线性畸变模型。然后,利用射影几何及纯平移两视图几何的固有特性,构建了四组约束方程用于求解畸变参数。最后,针对大视场测量时标定板无法有效充满视场的问题,提出了利用四维电控平台对视场分区域拍摄多组纯平移运动图像的畸变参数标定流程,利用较小的靶标实现了大视场的镜头畸变参数标定。在实验室验证了本文提出的畸变校正方法的可行性。结果显示:提出的方法标定精度较高,标定后图像特征点连线的直线度误差减小了89%,标定精度及可靠性均满足机器视觉测量的要求。     

接触线双目视觉测量系统标定及立体校正方法研究

由于单个相机的镜头焦距和像面中心位置均存在偏差,且镜头成像存在畸变,而双目测量系统的两个相机的相对位置参数也不可避免存在误差,这将直接影响双目测量结果的可靠性与精度。因此,必须对每个相机的参数及两相机的位置关系进行精确标定。利用张正友的平面模板两步法对相机的内参数矩阵、外参数矩阵、镜头畸变参数和两相机的相对位置关系进行标定;然后,基于所得到的标定结果,应用bouguet立体校正方法对两相机拍摄的一对图像进行校正。实验结果表明,两相机的平均重投影误差均小于0.2个像素,达到了比较理想的标定精度。而且,通过bouguet立体校正,可使得非共面、非行对齐的一对图像实现共面和行对齐,充分证明了标定结果的准确性与可靠性。对接触线及类似目标的双目测量系统设计开发与标定提供了重要参考与理论依据。     

双目立体视觉测量的实现和结构参数选择

针对双目立体视觉测量中,基线距离B、光轴与Z轴夹角θ等结构参数只是理论分析、实验难以测量这一问题,通过创新设计,并应用3D打印技术打印基本零件,搭建了较为精密的双目视觉系统误差分析综合实验台,结合实验台提出了由旋转半径r、旋转角度γ表述的双目视觉系统结构参数模型,介绍了实验台工作原理及结构参数在此实验台中的精确设置与读取方法,减小了由人工操作带来的误差,提高了实验效率,分析了结构参数对系统误差的影响。通过理论分析与实验对比,证明双目视觉系统结构参数模型具有较高的应用价值。     

精密视觉对准系统的精度分析与误差补偿

为了减小全自动视觉锡膏印刷机视觉对准系统的纠偏误差,提高锡膏印刷机的印刷精度,在介绍了视觉对准系统的组成和功能的基础上,对其进行精度分析,计算纠偏平台终端姿态,推导出视觉运动系统定位误差对终端姿态的误差传递公式,对定位误差进行定量分析和测量,并根据测量数据设计了一种误差补偿方案。通过实验结果表明,补偿方案能有效减小视觉运动系统的定位误差,提高视觉对准系统的纠偏精度,对运动系统的误差分析有一定的指导意义。