基于数字相机的大型工件快速检测技术

为了实现大型复杂工什快速检测,对数字近景摄影测量关键技术进行了研究,实现了一套适合于大型复杂工件的现场快速测量系统。使用环形编码标志点实现相机姿态自动定向,将相机自标定技术应用于光束平差,用于优化测量结果。通过多个相机位置外极关系解决仆编码标志点的匹配与重建问题,去除了标志点厚度带来的测量误差。实验结果表明,该系统20分钟内町以完成3m×3m×0．5m的大型工件测量,与代表田际先进测试水平系统的测试结果偏差小于0．01mm。     

基于空间拓扑关系的目标自动跟踪与位姿测量技术

针对试飞光电测试中目标运动轨迹姿态自动化测量的问题,提出一种基于空间拓扑关系的目标自动识别跟踪与位姿参数同步测量技术。首先通过对被测目标表面的圆形标志点密集布设、目标运动过程的图像高速采集、圆形标志点不同视角下的自动精确提取,实现目标的自动检测;之后基于多点空间拓扑关系进行同名像对的匹配,并结合双摄像机的标定参数进行前方交会测量,实现目标表面标志点的三维重建;再采用基于多点空间拓扑约束、点距判定以及坐标旋转平移变换算法的点云块配准方法,实现目标自动跟踪与运动过程的轨迹姿态参数测量。试验证明:该方法切实可行,可获得亚毫米级的定位精度和优于0.11°的定姿精度,且能够全自动处理,从而大大提升试飞测试中影像测量的数据处理效率,同时可为飞行影像数据自动化、实时化处理提供一种有效技术手段。     

三目立体摄影测量系统中相机标定技术研究

针对目前多相机摄影测量系统中相机标定技术研究较少,而且其标定方法的可靠性、稳定性以及标定精度针对高精度工业测量检测要求存在缺陷的问题,将四元数理论引入共面条件方程,提出了一种三目立体摄影测量系统的标定技术,有效解决了多相机立体摄影测量在工业测量现场高精度实时标定问题,实现点位精度优于±2mm,距离精度优于±3mm。     

多目视觉测量系统的光束法平差改进

为了消除三维扫描测量机器人系统中工业机器人定位误差对测量结果的不利影响,搭建了多目视觉测量系统对三维扫描测头进行空间同步定位。由于系统中相机与标志点之间的距离变化较大,标志点重投影误差难以评价空间定位误差,另外受相机标定精度影响,光束法平差对三维坐标修正不明显。为解决上述问题,本文改进了光束法平差,在传统光束法平差的误差方程中引入摄影比例尺,再将整体参数的优化分为两步,先修正相机内、外参数,再修正被测点三维坐标,以提升系统的三维重建精度。实验结果表明,在对一维基准尺长度的测量实验中,测量结果与参考值之间的偏差小于0.300 mm,标准差不大于0.110 mm,满足三维扫描测量机器人系统的应用需求。     

大型复杂曲面产品近景工业摄影测量系统开发

针对大型工件的复杂曲面难以精确测量,国外的商用摄影测量软件占据垄断地位.在国内率先开发了近景工业摄影测量系统XJTUDP,介绍了系统的组成、开发内容,研究了基于亚像素边缘拟合的高精度标志点中心检测方法、编码点设计及编码点自动检测方法.重点研究了基于摄影测量的相机标定和三维重建技术,包括共线方程、基于共面方程的像片定向、直接线性变换解法、外极线几何约束和光束平差解法.参照VDI/VDE2634测试方案,以自行设计的立方体框架为对象,对XJTUDP系统和TRITOP系统进行了测试,得出两者精度均小于0.1mm/m的结论,证明开发的系统完全可以应用在工业测量领域.     

计算机单目视觉测量系统

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块,作为激光面约束的标定块。由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标,利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

大气光通信中Turbo码的最大后验概率译码

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块作为激光面约束的标定块;由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标;利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

一种炮口扰动三维参数的光学测量方法

针对大口径火炮炮口扰动三维参数的测量问题,提出一种基于光学图像三角测量原理的炮口扰动测量方法。首先简述光学图像测量原理,而后研究基于标定板的相机标定方法,以及基于标志点区域模板的亚像素定位方法,实现相机内外参数的优化,以及标志点自动检测与定位,最后建立立体交会模型,利用最小二乘法求解出空间点三维坐标。此外,分析影响测量精度因素,为光学三角测量提供参考。实验结果表明:该方法能够准确获取炮口扰动规律,空间定位精度及位移测量精度优于0.5 mm,满足炮口扰动工程测试需求并为武器系统设计验证提供数据支撑。     

双目立体视觉中特征点三维坐标重构校准研究

双目立体视觉是一种商业化较成熟的三维测量技术,左右摄像机内外参数的精确标定是实现三维重构的基础和关键。针对棋盘格和圆点两种标定板图案研究了相应的图像处理技术,实现了标定点的亚像素精度定位及其有效排序。采用基于单映性约束和非线性优化的多视角平面标定算法实现了摄像机光学及空间位置参数求解。用极线约束残差法衡量标定结果的准确度。基于桥式三坐标标准实现标定点三维重构平面度以及多平面空间夹角测量结果的校准,基于光学三坐标标准实现了标定点三维重构空间距离的校准,并分析了校准结果的不确定度。圆标志点三维重构空间距离示值误差为0.029 mm,不确定度U=24 μm（k=2）     

大型水轮机叶片快速检测的新方法

为解决大型水轮机叶片尺寸检测这一行业性难题,实现对叶片型面外型尺寸的快速检测,提出了一种基于视觉测量技术的新方法.该方法以摄影测量原理为理论基础,首先在物体表面待测位置粘贴标志点,然后从不同角度拍摄一组照片,作为测量的原始数据输入计算机中进行解析处理.在测量软件中通过对照片组进行图像检测,识别出各张照片中标志点并定位其中心,匹配同名标志点,最后根据标志点的多个二维坐标重建出对应物体点的三维坐标,从而实现对被测对象的数字化建模和测量.现场实验表明,与传统的水轮机叶片检测方法相比,该方法具有工作量小,速度快,成本低,容易实现在线检测,并且不易受现场灰尘、振动、湿度和温度变化等外界因素的干扰.