基于双平行平面相机模型的钢板尺寸视觉测量

提出基于双平行平面相机模型的视觉测量方法,用于测量生产线上运动钢板的尺寸。该方法采用数据驱动的方式计算像点在标定平面上投影点的世界坐标;采用k近邻(k-NN)方法生成目标在标定平面上的无畸变投影图像,并建立投影图像与世界坐标系的直接关联。提出了双平行平面模型下相机光心位置标定算法,利用线结构光进行板材厚度测量;在无畸变的投影图像上利用钢板边缘间的平行和垂直性进行钢板边缘特征提取,通过边缘直线的世界坐标方程求取长宽尺寸。最后,给出了针对大尺寸钢板测量的多相机测量系统框架。提出的方法为单目视觉测量方法,相比于其他方法具有现场安装简单和标定工作量小的特点。通过图像分辨率为640×480的相机对尺寸为80mm×50mm×15mm的标准铝块进行了测量,结果显示:厚度测量误差为0.1mm,长度和宽度的误差在0.2mm以内。实际应用中测量精度远高于加工精度,能够满足产品计量的要求。

二维目标视觉测量的双平行平面标定

针对平面目标的单目视觉测量问题,研究了基于双平面模型的相机标定的方法,该方法以多项式形式表达标定板平面坐标和图像坐标的对应关系,多项式系数隐式包含了相机参数和畸变系数,并通过最小二乘法进行估计。研究了利用多项式表达两平面对应关系时可能造成的暗区问题,提出利用图像坐标平移解决该问题的方法。考虑到标定板的厚度,将标定板分别放置在两个与被测平面平行、高度不同的位置,并标定出两个标定板平面与像平面间的关系,在已知被测平面与两个标定平面间距离的条件下,利用透视投影原理计算被测目标的实际尺寸。实验结果验证了该方法的有效性。