基于同视场参考点的落点坐标测量系统的设计与应用

提出了一种用于测量空间三维点坐标的单摄像机模型。该模型利用透视投影几何关系,对摄像机参数进行标定,制定固定关联基准,建立参考点与被测点的平面方程,利用这两个条件,建立相应的数学模型,通过读取单目CCD摄像机像面坐标,就可重建物体落点的三维坐标。     

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。     

一种将象平面上的点恢复到3D空间的方法

三维重构是计算机视觉领域中一个至关重要的经典问题,也是用计算机模拟眼视觉功能所需要完成的最后一步,即恢复物体的三维信息。三维重建部分主要是研究如何从得到的匹配点中计算出相机的投影矩阵(如果是外部标定的话,就是求出相机的外部参数)以及如何计算出匹配点的三维坐标。空间点的重建是三维重构中的最基本的方法。与传统的双门立体匹配不同,介绍一种基于单目成像的将平面上的点恢复的3D空间的方法,最终得到像平面上一点的真实坐标。     

基于相位测量轮廓术的复合光栅优化设计

基于复合光栅的相位测量轮廓术在物体三维信息重建中是一种非接触、实时的测量方法.通过对这种光栅的形成机理分析,发现当复合光栅中的空间调制光栅的频率一定时,其中相移光栅周期与三维重构精度有关,并且存在一个重构均方差最小值的相移光栅周期,其大小与被测物体的形貌有关.因此,可通过优化复合光栅结构的方法来提高测量精度.利用数字投影仪将连续改变相移光栅周期得到的复合光栅投影到物体,获取变形光栅图像来重建物体的三维信息,从周期数与均方差关系曲线中找到对应的复合光栅的最优化参数,以实现复合光栅最优化设计.通过数字模拟和实验都证实采用优化设计的复合光栅来提高物体的测量精度是有效的.     

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。     

先验知识辅助的条纹投影动态三维形貌测量

为改进条纹投影动态三维测量系统性能,根据动态物体三维形貌测量的特点提出了两步法测量方案：1)通过测量运动前物体或CAD模型,获得物体初始三维形貌及二维图像中特征点对应的三维坐标;2)进行物体运动变化过程的三维测量。通过检测动态图像中的特征点,根据二维、三维坐标对应关系计算物体不同时刻的运动参数,再由初始形貌估计出物体的近似形貌,以此来计算该时刻条纹图的近似相位。然后结合该近似相位及实际条纹的截断相位计算得到展开相位,最后获得该时刻物体的三维形貌。与时间相位展开法相比,该方案在相同测量精度下提高了测量速度;而与空间相位展开法相比,该方案在相同测量速度下提高了测量可靠度,并且不受条纹不连续影响。采用DLP投影仪和高速摄像机搭建了静态、动态双模式三维测量系统,实现了1280×1024点及70 f/s的三维形貌测量。实验结果表明该方案不但可以对刚体运动物体进行测量,而且对非刚体运动物体,只要其形变引起的条纹变化不超过半个周期也能够测量。同时,提出的方法对相邻时刻物体位姿变化有较大的容限。     

自动搜索匹配区域消除阴影影响的拼接算法

针对基于结构照明的三维面形测量中阴影和条纹裂断的存在会影响物体面形重建质量的问题,提出一种新的获得整个物体三维面形的方法.在同一参考面内,旋转被测物体,并对旋转前、后的物体分两次进行测量,利用调制度信息确定重建物体高度数据的可靠区域,用最小二乘法找出两次重建的高度数据的坐标变换关系并在可靠区域内拼接,从而得到整个物体的正确三维面形分布.该方法操作简单,有效解决了传统方法不可避免的阴影和条纹裂断问题,保证了傅里叶变换轮廓术(FTP)的测量精度,通过实验证明了此方法的有效性.     

采用标记拼接的相位测量轮廓术

提出一种采用标记拼接的新的光学三维传感方法。在采用结构照明的光学三维传感中,阴影及条纹错位关系到被测量物体三维面形重建的质量。在处理阴影时,传统方法是采用插值方法,在处理条纹错位时,通常采用增大条纹周期或采用几组条纹周期不同的光波进行投影,这样通常降低了测量精度。为了提高测量精度,本文提出一种在同一参考面内,采用单组相移正弦条纹进行投影,通过旋转被测物体,并对旋转前后两次重建物体在信息可靠区域内进行标记拼接,恢复物体表面完整三维信息的方法。实验证实了此方法的有效性及实用性。     

三维坐标转换精度及其影响因素的研究

为了对大空间组合测量中的三维坐标转换精度进行分析,指导现场测量公共点的布置方案,通过对坐标转换参数的最小二乘不等精度估计,建立了坐标转换精度在空间中分布的数学模型.通过模型可以得到空间中任意被测点的转换精度,并且转换精度受到公共点的测量点位误差及其几何分布的影响.最后结合多个公共点三维坐标数据分析了转换精度影响因素.实验表明,通过改进公共点坐标测量精度及几何分布能够有效地提高三维坐标转换精度.     

基于位移传感器的包装机械手运动跟踪方法设计

目的为提高包装机械手末端执行器轨迹跟踪精度,提出一种三维运动轨迹跟踪方法。方法获取拉绳式位移传感器在预先建立的三维坐标系中坐标数据和拉线长度。利用坐标和拉线长度计算运动物体的三维坐标数据,进而形成所述运动物体的三维运动轨迹。同时,给出基于ARM的轨迹跟踪控制器结构以及软件实现方法。结果实验结果表明,与传统示教盒相比,该方法可将定位精度提高1倍,相关误差可控制在0.3 mm以内。该方法在执行效率方面大约能够提升33%,提高了包装机械手的执行速度和分拣效率。结论所述轨迹跟踪方法能够提高包装机械手末端执行器的定位精度和定位速度,符合包装、食品、化工等行业的工艺要求。     

履带式车辆重心三维坐标测试原理

本文提出一种平台微倾称重法,用于测量物体尤其是较重物体如履带式车辆的重量及其重心三维坐标.描述其测量原理,简介测量装置结构,推导重量及重心计算公式,并给出测量步骤.     

基于相位法的三维面型测量及曲面重建技术

文中采用相位法对三维面型测量和曲面重建技术进行了探讨,实现了三维信息获取和曲面重建的方法。该方法是用非相干光源投射的虚拟光栅和 CCD 摄像机构成的视觉系统对物体进行一次扫描获取物体表面的三维测量数据,这些数据经过处理后转换成*.ibl 文件,借助于 Pro/Engineer 软件重建三维物体表面。该方法快速、简便,适合于实时测量、加工,同时可实现测量、处理、加工的一体化,从而为反求工程的发展提供了一个很好的新方法。最后给出了实验,实验结果证明了方法的可行性和有效性。     

双摄像机光笔式三维坐标测量系统研究

基于双目立体视觉传感器三维测量模型和空间坐标变换原理,采用最小二乘冗余算法,讨论了双摄像机测量空间三维点坐标的基本原理,建立了视觉测量系统的非线性测量方程.通过实验验证了双摄像机光笔式三维坐标视觉测量系统建立的可行性.     

基于光栅成像的织物悬垂三维形态重建算法

根据织物悬垂三维形态测试仪的基本原理,提出了一种织物悬垂性图像的三维形态重建算法。首先识别出试样的边缘轮廓,然后从全景光栅图像中提取等高线信息,对光栅条纹进行定位,计算出光栅条纹所在位置的空间高度,从而得到试样上光栅取样点的三维坐标数值,再利用双三次贝赛尔曲面重建试样悬垂形态的三维图像。结合实例陈述了该算法的设计和实现过程。     

压缩感知重建离轴菲涅耳全息图

针对基于传统数字全息重建算法对待测物体的不同纵向深度截面进行聚焦重构时,聚焦面物体会受到共轭像及背景离焦物体的干扰,本文提出基于压缩感知理论,构建单幅离轴菲涅耳数字全息图层析成像的算法框架。该方法通过自适应空间滤波技术对全息图进行处理,基于压缩感知理论重构不同纵向深度截面图像,并有效抑制背景离焦物体的干扰,最终达到层析成像的目标。计算机数值模拟以及三维待测物体实验结果表明该方法的有效性和可行性。     

高速旋转物体的频闪结构光三维面形测量系统

提出了一个用于测量高速旋转物体三维面形的频闪结构光照明系统。系统自动跟踪检测旋转物体的转动信息,再用该信息同步控制光源发光和摄像系统工作,记录下旋转物体在闪光时刻的瞬间“静止”图像。使用该系统产生持续时间为424s的同步频闪结构光,对转速为每分钟1080转的家用电风扇旋转叶片三维面形进行测量,证明该系统能够准确地获得旋转叶片的瞬间静止图像,便于重建旋转叶片每个瞬间时刻的三维面形。同时,该系统还具备人工设定光源发光频率的功能,可以拓宽应用到无重复特征信号的高速运动物体三维面形测量。     

单CCD摄像机的一种三维自动测量系统

本文介绍了利用光截面发射器、单CCD摄像机和双定向技术实现物体表面三维自动测量的系统.文中叙述了系统的组成和测量原理,详细介绍了利用控制板的单CCD摄像机双定向技术,将三维问题简化为两次二维求解的解算过程,空间三维坐标的自动解算和实物模型的量测等.系统中使用的直接线性变换(DLT)方法具有形式简单、方便实用、解算稳定可靠的特点,在解算过程中无需相机的内外方位元素.系统所用的方法是单CCD摄像机进行物体表面三维自动测量的新途径.     

一种新的双目固定式机器人三维视觉定位方法

三维视觉定位是基于位置的机器人视觉伺服的重要步骤,直接影响到系统的控制精度。本文针对眼固定式双目视觉机器人,提出了一种基于基坐标系的直接视觉定位方法,通过点-极线对建立齐次线性方程组以求解包含了双摄像机相对位置等信息的基本矩阵,再根据基本矩阵的性质将其分解为双摄像机相对于机器人基坐标系的投影矩阵,进而通过由空间平面确定的直线方程直接进行基于基坐标系的重建。该方法简单直接易于实现,相关实验通过将重建得到的坐标与实际坐标相比较,验证了该定位方法的精确性和有效性。     

二维傅里叶变换法三维曲面检测

对投影光栅方法获得的位相调制空间载波图进行二维数字图象处理,实现了散射物体的三维曲面测量,利用二维快速傅里嚅变换将空域信号转变为频域信号,对一级频谱进行傅里叶反变换,逐步解调出其位相值,重建了被测物体表面的形貌。文中给出了对人体模型的实验测量结果。