基于双目视觉技术在激光测量目标中的应用研究

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随着三维测量技术的应用在各领域的不断增长,三维测量技术迎来了快速的发展,其中基于线结构光的三维测量技术因其非接触式、高精度等优点越来越受到人们的关注。本文在双目视觉的基础之上加入了线结构激光作为辅助,电控旋转台作为测量平台,搭建起了基于双目摄像机和线结构激光的三维旋转扫描测量系统。将被测物体放置在电控旋转台上之后,按照一定角度旋转,能够快速、准确的获取被测物体的表面轮廓三维信息。本文的主要研究内容有:  1.介绍了国内外现有的视觉测量技术应用和研究的现状及趋势,并概括了基于线结构激光的测量系统中的测量方法、图像处理技术、参数标定等测量步骤。  2.阐述了基于线结构光的双目视觉三维测量系统的组成结构,并结合电控旋转台的旋转扫描方式及双目视觉的测量原理,建立起了基于线结构光模型和双目视觉测量原理的测量模型。  3.选取了棋盘格为标定靶,并基于Zhang摄像机标定方法对摄像机的内外参数进行了标定。利用现有的棋盘格标定靶,采用双目视觉的测量原理对激光平面的参数进行了标定。利用精密标准球放置在旋转台上进行旋转,并结合双目视觉测量原理利用最小二乘法原理求解空间中球心三维坐标,完成旋转台转轴的标定。  4.在现有的光条中心提取的方法基础上,结合本系统中的线激光器的特点,提出了通过利用线激光器的颜色分量的比重对彩色光条图像结合灰度梯度方向重心法进行提取,并进行了验证。  5.结合本系统的测量原理,基于极线约束对双目摄像机中的光条点进行匹配,进一步剔除噪声点,保证了光条中心提取的准确性。  6.建立了一套基于双目视觉的线结构激光三维扫描系统,并将一些标准件放置在旋转台上进行了扫描测量,得到了被测物体的三维轮廓信息。最后,根据测量结果对系统的测量精度进行了分析,证明本系统的测量精度优于0.3mm。
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