测头成像视觉坐标测量系统中特征点成像中心获取

介绍了测头成像视觉坐标测量系统中多特征点的图像获取及其多目标分割，提出了利用双线性插值的质心算法来获得特征点成像中心的位置，并从误差分析角度证明了通过插值增加特征点图像采样点数可以提高质心算法精度。通过试验验证了所提算法的正确性和可行性。

单摄像机测头成像视觉坐标测量系统建模

本文提出了一种新型视觉坐标测量系统——单摄像机测头成像视觉坐标测量系统。提出了利用已知目标测头与被测表面接触实现视觉坐标测量的新思想,建立了确定目标测头三维(六自由度)运动的线性系统模型,实现了对被测表面的坐标测量,同时分析了系统分辨力。

光笔式视觉坐标测量中控制点光斑图像的识别

介绍了一种光笔式单摄像机便携三维坐标视觉测量系统。在分析该系统成像特点的基础上,提出了一种控制点椭圆形光斑图像的数字识别方法。常用的方法是在CCD摄像机镜头上加滤光片来隔离背景干扰亮斑图像,该方法以光笔上被测控制点在摄像机CCD像平面上的光斑图像轮廓所占像素个数为基准,剔除过大和过小的图像轮廓,进而采用基于椭圆线轮廓度误差的评定方法实现控制点椭圆形光斑图像的识别。给出了该方法的具体算法,实验结果表明该方法简单方便,易于实现,检测速度较快,适用于圆形被测控制点的视觉检测系统,具有一定的理论意义和工程实用价值。

视觉坐标测量中直接光学法透镜光学中心的标定

介绍了目前视觉坐标测量系统中摄像机成像中心标定的一般方法 ,即变焦距法、径向准直约束法和直接光学法 ,比较了上述方法的优缺点。详细介绍了直接光学法的原理以及实际标定过程的步骤 ,并进行了实验验证。实验结果表明直接光学法具有精度高、重复性好等优点 。

基于靶标成像双目视觉坐标测量方法研究

提出了一种利用手握式靶标实现双目视觉三维坐标测量的新方法。利用空间透视变换建立了非线性测量模型,介绍了基于Newton非线性迭代的测量方程的求解方法。以矩阵分析理论为基础,讨论了影响测量方程求解的因素,并提出了方法中重要部件手握式靶标上特征点分布的基本约束条件,为这一方法在实际应用中获得较高的测量准确度提供了较为完善的理论分析依据。通过数值分析与计算,验证了理论分析的正确性。

三坐标测量机驱动的单目立体视觉坐标测量方法

为了使三坐标测量机快速准确地识别出被测零件的位姿,提出了一种基于三坐标测量机平动的特征点三维坐标单目立体视觉测量方法。根据双目立体视觉原理,以三坐标测量机带动单个摄像机沿X轴或Y轴平移,在两个不同位置分别拍摄被测零件的一幅图像,利用本文提出的基于边缘图像质心偏移的同名像点匹配方法,实现单目立体视觉坐标测量,得到被测零件上各特征点在摄像机坐标系中的三维坐标。组建了测量系统,进行了测量实验,特征点坐标测量时间为1.818s,由实验测得结果计算出的特征点在机器坐标系中的三维坐标,与三坐标测量机直接测量的对应三维坐标相比,二者之差小于0.3mm,能满足智能三坐标测量机位姿实时识别要求,说明文章所提测量方法是可行的。

视觉坐标测量中像点质心定位方法研究

针对视觉坐标测量中像点质心定位精度影响整体测量精度这一问题,本文对类圆形像点质心定位方法进行了分类研究,深入讨论了边缘法、区域法和插值法。简述了三种定位方法的基本原理;归纳了边缘和区域两类方法中的经典算法;从基于边缘和基于区域两个角度列举了插值法在质心定位中的应用。通过对类圆形像点质心定位方法的分类及讨论,为视觉测量中像点质心定位方法的选择提供了理论依据。

视觉坐标测量中特征点成像中心的计算

介绍了视觉坐标测量系统中特征点成像中心的计算方法。利用变尺度窗一阶微分期望法精确确定质心计算参加点数。通过线性插值增加质心算法的计算点数 ,最终实现成像中心的计算。实验验证了所提算法的正确性。

基于计算机视觉的弹着点坐标远程测量系统

系统采用双目立体视觉原理,通过捕捉、处理弹落击起的烟尘图像精确地获取弹着点信息。给出了一种适于野外环境构建的视觉测量模型,并提出了一种仅对焦距及光轴水平偏角进行现场标定的相机参数快速获取方法。采用序列图像实时帧间差分阈值法作为主要的图像处理手段,通过构造高斯背景统计模型获得精确的分割阈值。为排除野外环境的各种干扰,提出了依据时空相关性检测的帧间多级差分方法,为解决烟尘快速飘移对后续弹点探测的影响,给出了一种伪目标边缘跟踪算法。远程视觉传感器距靶心1.2 km对!400 m靶区实测时,图像处理时间小于8 ms,系统响应时间小于75 ms,报靶精度优于2 m,完全满足实时准确报靶的要求。

点阵式测头成像视觉三坐标测量系统建模

在透视投影和坐标变换的基础上,建立测头成像视觉三坐标测量系统的数学模型;求解了共线、共面和空间三种点阵式测头构成的系统模型,以最简单的共线三点型点阵测头为例建立实测视觉坐标测量系统,实验结果证明系统模型的正确性。

一种新的视觉坐标测量模型及影响因素分析

提出了一种新的视觉坐标测量数学模型,利用参数法推导了基于平面四控制点坐标的解析解,通过最小二乘法对摄像机坐标系下的平面四控制点进行平面拟合,进而求得被测点的三维坐标,并通过大量实验与采用共线三控制点的计算模型进行了对比,结果表明,利用本文所提出的方法计算简单,被测点坐标的测量重复性特别是Z坐标的测量重复性得到显著提高。分析了影响测量系统的主要因素,通过实验纠正了图像畸变对测量系统的影响。

弹落点坐标测量系统的快速校准方法及精度分析

针对弹落点坐标测量系统的使用环境及精度要求,提出了一种仅对焦距及光轴水平偏角进行现场校准的相机参数快速获取方法。通过分析坐标解算模型,得出线性的校准方程,利用测量区域内两个坐标已知点(靶标),多个视觉传感器可一次完成校准。通过精度分析给出了该方法下最优的靶标摆放位置。该方法具有校准速度快,精度较高,实用和算法性能分析容易等优点,适用于远距离、大范围视觉坐标测量中相机参数的获取,尤其是野外坐标测量。实际应用中,在1 200 m外对直径400 m靶区进行监测时,该方法可保证区内各点的坐标测量误差均小于0.3 m。

视觉三坐标测量一种模型的建立

对三维物体进行测量是计算机视觉应用研究领域中极为活跃的课题之一,有不少的学者在这方面作了许多工作,并取得了一定成效。但由于空间物体形状的复杂性,因而,模型的建立即算法就成为人们争相研究的课题,本文给出了一种基于最小二乘法推导出来的理论模型。实验证明:该模型的数据处理量和测量误差都较小。

复杂曲面形貌无影视觉测量研究

结构光测距技术的主要缺点是无法获取摄像机看不到或光源照不到的点的数据。为此 ,采用冗余多传感器构成无影视觉坐标测量系统。传感器输出各自测得的目标参数和状态参数到数据融合中心 ,特殊设计的可变模板抽提出各路信号的特征参数。利用特征参数阈值进行数据特征融合后 ,进行加权融合计算 ,使融合后的最终测量结果达到最优。实验证明 ,无影视觉系统明显优于单目测量系统 ,对复杂形貌曲面测量有重要意义。

光笔式视觉测量中椭圆类光斑图像的识别

介绍了一种光笔式单摄像机便携三维坐标视觉测量系统。在分析该系统成像特点的基础上,提出了一种控制点椭圆形光斑图像的数字识别方法,而常用的方法是在CCD摄像机镜头上加滤光片来隔离背景干扰亮斑图像。该方法以光笔上被测控制点在摄像机CCD像平面上的光斑图像轮廓所占像素个数为基准,剔除过大和过小的图像轮廓,进而采用基于椭圆线轮廓度误差的评定方法实现控制点椭圆形光斑图像的识别。给出了该方法的具体算法,实验结果表明:该方法简单方便,易于实现,检测速度较快,适用于圆形被测控制点的视觉检测系统,具有一定的理论意义和工程实用价值。

碳/碳复合材料高温下形变测量研究

图像测量系统的测量原理是通过处理被测物体图像的边缘 ,从而获得物体的几何参数。本文介绍了高温下C/C复合材料试件在视觉坐标测量系统中连续图像的获取及应用索贝尔算子准确的计算出图像边缘。通过坐标变换得到了C/C复合材料在高温载荷下形变数值。同时介绍了图像处理系统的设计要点 。

基于数学形态学光笔测量系统的特征点图像识别算法

介绍了一种便携式光笔三坐标视觉测量系统,在分析测量系统成像特点的基础上,提出了一种基于数学形态学算法的图像数字处理方法,即通过在CCD摄像机镜头上加滤光片来隔离背景对图像产生亮斑的干扰。数学形态算法以光笔上被测特征点在CCD摄像机像面上的光斑图像轮廓所占的像素个数为基准,剔除过大和过小的图像轮廓,进而采用基于本算法的特征点图像识别方法来实现目标图像的获取,从而实现椭圆形光斑图像的识别。本文给出了该方法的具体实现过程,试验结果表明,该方法能够对背景复杂和灰度分布不均匀的图像实行有效的图像分割,实现目标图像和背景图像的分离,加快图像分析和处理速度,提高系统测量的效率和稳定性。

激光跟踪测距三维坐标视觉测量系统建模

提出了一种激光跟踪测距视觉坐标测量系统,主要由摄像机、激光测距仪、计算机和光笔组成。测量时摄像机测量光笔上各光反射点的方向,激光测距仪跟踪捕捉并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离,由测得的方向和距离计算出光笔笔尖接触点的三维坐标。根据n点透视问题(PnP)原理建立了系统的数学模型,激光测距仪测得的距离参数的引入,使得该数学模型可以线性求解,而且解具有唯一性。依据冗余技术给出了被测点三维坐标的求解方程组及其解法。和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明:在Z、Y和X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0.366、0.031和0.011 mm。

光笔式三坐标视觉测量中的六点透视问题建模

为了提高光笔式三坐标视觉测量的正确性和有效性,对六点透视问题的理论渊源、数学模型及其数学模型的正确性和有效性进行了研究。以视觉测量的经典理论——"N点透视问题"的原理为依据,建立了光笔式三坐标视觉测量的通用数学模型。在充分分析和研究该通用数学模型解的性态的基础上,得出了光笔式三坐标视觉测量中的六点透视问题具有唯一解,而且可线性求解的结论,建立了六点透视问题的数学模型,并开发出对应该数学模型的实验测量系统,在三坐标测量机上进行了比对测量实验。比对测量结果表明:在300mm测量范围内,六点透视问题实验测量系统和三坐标测量机在X、Y、Z轴方向上的测量数据最大差值分别为0.06mm、0.07mm和0.09mm。六点透视问题的数学模型能基本满足现场测量精度的要求。

基于光束平差法的像机内参数虚拟立体校准方法

为解决摄像机内参数的精确校准问题,对基于光束平差法的像机内参数虚拟立体校准方法进行了研究。通过对摄像机成像过程中各种畸变因素的分析,建立一个更加全面的校准模型;建立了关于校准参数的共线性方程,并对其进行线性化。构建基于Gauss-Markov原理的误差模型,实现对像机参数的优化求解。利用红外发光二极管随坐标测量机测头在校准空间内作定间距移动构成虚拟立体校准模板,保证了高精度校准控制点的获取。校准试验表明,该方法切实可行,能够解决视觉测量时摄像机内参数精确校准问题。