双目动态摄影测量技术研究与实现

针对振动条件下雷达天线型面变形测量问题,设计了基于双目视觉动态摄影测量系统.介绍了系统的组成和工作流程,并对其中的相机同步技术、相机控制场标定技术、圆形标志点中心定位技术、像点自动匹配技术进行了研究.系统通过图像采集卡实现了一种廉价的ns级双相机同步方式.用10参数模型对相机进行了标定.采用了一种高反射率的圆形人工标志,通过Canny灰度质心的方法实现了圆形标志点中心的定位.系统用两种方法实现了像点的自动匹配:第一种是基于待测物体近似坐标的驱动点匹配方法.第二种则是运用核线约束、像点残差约束和相对关系约束,完成像点自动匹配.进行了振动测量试验,试验结果表明在物距为1.5 m和物体振动频率小于50 Hz条件下,系统点位测量精度小于0.3 mm,平面度测量精度小于0.1 mm.     

摄影测量中编码标志点设计方案概述

大尺寸三维测量中,通常在被测物体表面设置一些具有唯一特征的编码标志点,通过解码可实现不同图像中同名点的匹配。本文首先介绍了摄影测量技术中编码标志点的作用和分类,分析了点状编码标志点和环状编码标志点的编码原理及存在的问题,总结了各种改进方案的特点,然后根据编码标志点的设计要求讨论了两类编码标志点的特点,最后对编码标志点的设计提出了一些改进思路。     

光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统

提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,系统主要由一支光笔、一架摄像机、一台笔记本电脑组成.光笔是一种手持式触发测头,在笔休上装有三个与球形笔尖测头中心成一条直线的点光源(发光二极管).测量时使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上三个发光二极管的像,由三个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标.运用三点透视原理(P3P)建立了系统的数学模型并推导出了被测点坐标的求解公式.在三坐标测量机上做对比实验,实验测试结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度.     

二维投影式光学传感器轴类零件测量研究

针对各种轴类零件的测量问题,提出一种二维投影式光学测量方案。利用二维投影式光学传感器发射的平行LED光照射到物体表面,在物体后方形成与待测物体等大小的阴影。传感器使用二维CMOS对阴影进行捕捉后对其进行图像处理,得到测量数据,并对测量数据进行分析,得出测量结论。对试验的待测件进行测量后与其标准值进行对比,最大误差在0.01 mm以内,最大重复性在0.02 mm以内,判断准确率达99.8%,同时检测单个待测件用时少于10 s。该方法能够实现多尺寸同时测量,有效提高轴类零件测量速度,再配合机械手与传动机构,实现生产现场非接触在线测量,同时有效防止测量过程损伤零件。     

采用数字同步技术的轴类零件尺寸光电检测

根据线阵CCD对二维图像进行扫描检测的特点,提出一种基于数字同步技术的轴类零件尺寸检测方法。它用数字方法保证扫描位移量(或者位移速度)与CCD行扫描次数(或者行扫描速度)严格对应,CCD的行扫描由扫描位移量控制,有效消除了被测物体运动速度变化对检测分辨力和精度的影响,提高了检测精度;采用数字同步技术,使检测在扫描位移的加速、恒速和减速过程中均能进行,提高了检测速度;采用图像边缘自动跟踪方法,自动获取边缘参数,实现被测物体的二维多尺寸自动定位检测。检测实验表明,该方法的检测误差≤0.02mm;当被测物体轴向尺寸为100mm时,检测时间<5s。     

基于平台测量的叶片榫头测具检测方法

结合控制某压气机转子叶片内缘板表面质量的典型测具的几何特征,利用辅助标准器具（圆球等）,通过间接检测、空间角度换算,在平台上对其空间点尺寸进行测量,实现了叶片榫头专用测具空间几何量参数的准确检测;推导出的公式可应用于该类测具的尺寸换算,解决了测具周期使用后无法检测的难题,提高了检测效率,满足了该类叶片产品的质量控制要求。     

基于编码技术的测量标志点研究

在近景测量中,为了通过图像处理、数据处理的方法获取运动物体的轨迹与姿态,就需要在运动物体上增加标志点。在后期的图像处理和数据处理过程中需要对标志点先进行判读,而标志点一般都是人工识别,或人工辅助识别。不能完全智能化的原因是计算机对图像中的标志点不能完全区分。本文设计了一种基于编码点测量标志点,解决了以上的问题。     

双目立体视觉动态角度测量方法

为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量,提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量方法。通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像,重建特征点的空间三维坐标,进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角。实验结果表明:该系统在测量摆角时示值误差为±0.02°,测量空间姿态角时示值误差为±0.12°,同时具有非接触的优点,适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪。     

傅里叶变换轮廓术中三维坐标同时校准方法

在相位测量型光学三维面形测量中,最终都要将相位信息转换成被测物体的高度分布信息,这个过程往往是通过对已知世界空间坐标的特征点事先标定,获得测量系统的内外特征参数后,完成被测物体的三维坐标转换.因此,标定是三维面形测量的关键环节.本文基于双向二次相位-高度映射方法和摄像机针孔模型线性无畸变标定技术,充分利用傅里叶变换的频谱方向特性,提出了对含有特征点的二维标定物表面变形条纹的频谱进行方向滤波操作,同时获取测量系统XYZ三个方向上的标定数据,对测量系统进行立体校准的系统标定方法.结合旋转风扇叶片形变的测量系统,给出了该方法的标定结果:在XY面内(230mm×230mm)的标准偏差小于0.27mm;在Z方向上小于0.022mm,位移测量灵敏度优于0.05mm.该方法为测量系统的实用化奠定了基础.     

带标志点的LTSA算法及其在轴承故障诊断中的应用

针对非监督式流形学习算法面临的增量式学习问题,提出一种带标志点的增量式局部切空间排列算法.该方法在局部切空间排列算法的基础上,利用最小角度回归算法从原始训练样本中选取标志点,以选取的标志点和新增样本建立所有样本的全局坐标矩阵,利用原始样本低维嵌入坐标和全局坐标矩阵对新增样本的低维嵌入坐标进行估计,并采用全局坐标矩阵特征值迭代方法更新所有样本的低维嵌入坐标.滚动轴承4种不同状态振动数据样本的增量式识别结果表明,本方法在实现局部切空间排列算法增量式学习的基础上,保持了对滚动轴承不同状态样本较高的类别可分性测度.