三角网格大面积孔洞光顺修补算法的研究

针对曲率变化复杂区域的大面积孔洞缺陷,提出一种基于曲面拟合的光顺孔洞修补算法。首先提取孔洞基本特征信息,基于孔洞边界直接填充修补;接着通过网格细分与优化,获得孔洞内部采样点;最后通过加权分点曲面拟合,调整采样点的空间位置。应用实例表明,该算法获得的修补网格质量高,能较好地逼近原始缺失曲面,且与周围原始网格光顺连接。

散乱三维测量数据构建三角形网格模型的研究

三角网格模型广泛应用于曲面重构、快速原型制造和三维真实感显示等领域。针对三维测量得到的无拓扑关系的散乱无序点集,提出了一种三角网格模型构建算法。首先进行点云粗分组,然后从最高点根据Delaunay划分原则,按照循环扩展的思路生成三角形网格。通过控制合适的三角形生长条件,有效避免了三角面片交叉错乱、退化、法向量不一致缺陷。应用实例表明,该算法能有效完成各类复杂型面三维测量数据的三角网格模型构建。

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0．029mm，不确定度U=24μm（k=2）。

基于机器视觉与运动控制的轨距尺检定器自动化检测技术研究

人工操作轨距尺检定器繁琐耗时,通过运动控制与机器视觉两项技术集成实现检定器的自动化改造。由数显卡尺长度标准、链式传动机构及步进电机构成两个闭环定位子系统,实现轨距及超高参数测点的自动运动控制。在显示表盘图像中依据亮度、几何形状结构和拟合特征信息识别出各类示值特征及其相互关系实现机器视觉读数。实验结果表明:技术集成后可完成各类轨距尺的自动化检测过程。

基于双球平抛运动的汽车行驶速度与里程监测方法

汽车行驶速度与里程是出租车计价器计费的基础数据,不法经营者采用里程作弊的手段损害消费者利益,为此加强出租车计价器计量技术监督成为当务之急。本文提出一种基于双球平抛落体运动的汽车行驶速度与里程在线测量方法,具体阐述了测量原理,推演了测量模型并设计实现了测量装置。该方法用于测量汽车行驶速度与里程的原理正确,相对误差小,而且装置结构简单、携带方便,无需特殊安装,为出租车计价器计量防作弊技术监督提供了监测手段。

单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术

结构光三维测量能够实现物体型面快速精准的重构,系统标定是其基础和关键的一环。针对单摄像机和单投影仪组成的系统结构,依靠具有黑底白色圆点图案的单平面标定块,采用Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。通过双方向解相实现标志点在投影平面上的反向成像,把投影仪作为虚拟摄像机采用同样方法进行标定。解相时采用基于伪随机彩色条纹序列展开的时空域编码和3步相移法。标定设备简单,操作方便自动化。实验结果证明具有较高的标定精度。

基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究

结构光动态三维测量能够实现运动或者变形物体型面重构。将6色3次伪随机条纹序列的色彩信息溶入亮度呈余弦周期性变化的数字栅线图中,构成彩色栅线空域编码图案。图像解码采用仿视觉过程。在直觉处理阶段,通过亮度峰值与对应的色彩信息来实现周期划分;在专注处理阶段,通过局部亮度变化关系来进行空域解相。实验结果证明,测量系统只需投影单幅图案即可实现物体形貌的三维重构,可满足动态测量的要求,结合亚像素匹配可保证一定的测量精度,能形成多分辨率测量。

结构光三维测量系统中投影仪标定技术研究

投影仪标定是单摄像机单投影仪结构光三维测量中的基础。采用双面标定块实现投影仪的标定。标定块正面为黑底白色圆点图案,通过Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。背面为反射率均匀的白色平面,由投影仪投影双方向高亮度的直线来生成特征点。针对特征点三维坐标难以确定的问题,采用了两种方法:一是依靠摄像机标定结果;二是结合正面圆点图案,利用交比不变性获取更多的有效输入数据。标定设备简单,操作方便。实验结果证明具有较理想的标定精度。

彩色栅线动态三维测量中自适应相关匹配技术

彩色栅线结构光三维测量可仅靠左右摄像机单幅图像完成像素级相位匹配,能够实现运动或者变形物体型面重构,但其测量精度有待进一步提高。在依据相位进行粗匹配的基础上,采用立体视觉数字相关技术在左右图像局部区域进行更细致的匹配。计算相关系数时,依据彩色栅线各个周期的色彩变化特性自适应调整不同颜色通道的权重,依据不同视点表面变形特性自适应调整左右相关窗口的尺寸。在极线方向上双线性插值进行亚像素匹配。实验结果证明自适应数字相关匹配技术在保证彩色栅线动态检测,分辨率高优点的同时,可有效改善测量精度至0.1 mm,扩大测量适用范围。

智能化交互人体表面特征点三维运动轨迹检测技术的研究

人体表面特征点三维空间坐标的实时监测是实现自然高效、非接触的智能化人机交互的关键技术。算法在提取肤色区域外轮廓的基础上,依据手指和手势的多种形状约束特征实现指尖定位。基于Adaboost算法确定人脸区域,针对是否佩戴强干扰性眼镜,采用不同的灰度及空间结构特征实现人眼中心的准确定位。对左右内眼角点或是黑框眼镜内框曲率点进行改良性的光流跟踪。通过多尺度逐级定位算法提升特征点的定位精度。基于双目立体视觉原理实现特征点的三维空间坐标重构,并依靠三维信息反馈有效重启跟踪错误的光流算法。算法将特征与统计方法相结合,通过多尺度以及多信息(灰度、色调、空间结构、三维)的综合运用,相对于传统算法进一步提升了算法的时间处理效率和复杂背景中多状态下(强干扰佩戴物、较大角度的姿态变化、遮挡、光照)目标特征点的检测正确率。