本文關鍵詞：線結構光三維測量系統(tǒng)關鍵技術的研究

  更多相關文章： 線結構光 三維測量 激光掃描 系統(tǒng)標定 中心提取

【摘要】：激光三角法是三維表面測量技術的一種,目前被廣泛地應用于工業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量控制與機器視覺等領域。隨著科技的高速發(fā)展,不同工業(yè)領域與生活場景對激光三角法的速度和精度提出了更高的要求。本文基于激光三角法的基本原理設計了一套完整的線結構光三維測量系統(tǒng),并以該系統(tǒng)為研究平臺進行了部分關鍵技術的研究工作:首先,針對目前常見光條中心點提取算法無法適應光條走向變化等問題,結合線結構光三維測量系統(tǒng)的實際情況與光條圖像的特點,提出了一種基于骨架法向的光條中心點提取算法,設計了具體的提取流程與處理算法,解決了光條走向復雜情況下的中心點定位困難的難題。其次,基于線結構光視覺傳感器的測量原理,通過投影透視攝像機變換模型原理建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型,詳細推導了圖像坐標與世界坐標之間的數(shù)學轉(zhuǎn)換關系式。然后針對傳統(tǒng)標定方法標定過程復雜、計算量大、難以實現(xiàn)自動化標定等問題,提出了一種基于線紋尺的線結構光視覺傳感器直接標定新方法,設計了平面靶標與特征點提取算法,通過自動化軟件以及少量的人工操作即可實現(xiàn)傳感器簡單、快速、高精度的自動化直接標定。最后,以本文搭建的線結構光三維測量系統(tǒng)作為實驗平臺,進行了光條中心提取算法實驗、系統(tǒng)標定實驗、測量精度驗證實驗以及三維輪廓測量實驗。實驗結果均驗證了光條中心點提取算法和標定方法的有效性與實用性,同時本文搭建的線結構光三維測量系統(tǒng)表現(xiàn)出了較好的綜合性能,能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)與測量現(xiàn)場的基本需求。
【關鍵詞】：線結構光 三維測量 激光掃描 系統(tǒng)標定 中心提取
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TN249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景與意義11-12
• 1.2 三維測量技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 三維測量的關鍵技術15-16
• 1.4 課題目標及本文的研究內(nèi)容16-18
• 第二章 線結構光三維測量系統(tǒng)結構與測量原理18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 激光三角法的基本原理18-22
• 2.2.1 直射式激光三角法18-20
• 2.2.2 斜射式激光三角法20-21
• 2.2.3 直射式三角法與斜射式三角法的優(yōu)缺點21-22
• 2.3 系統(tǒng)的測量原理與結構設計22-25
• 2.3.1 三維測量系統(tǒng)的測量原理22-23
• 2.3.2 三維測量系統(tǒng)的結構組成23-24
• 2.3.3 三維測量系統(tǒng)掃描方式的設計24-25
• 2.4 系統(tǒng)的性能參數(shù)與評價25-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第三章 光條圖像處理算法的研究30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 光條圖像的特點30-31
• 3.3 常見的光條中心點提取算法31-34
• 3.4 基于骨架法向的光條中心提取算法34-44
• 3.4.1 預處理35-37
• 3.4.2 光條區(qū)域提取37-42
• 3.4.3 中心點定位42-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第四章 測量系統(tǒng)模型建立與系統(tǒng)標定45-58
• 4.1 引言45
• 4.2 三維測量系統(tǒng)的模型建立45-49
• 4.2.1 三維測量系統(tǒng)的數(shù)學模型45-47
• 4.2.2 三維測量系統(tǒng)的測量計算模型47-48
• 4.2.3 三維測量系統(tǒng)的掃描測量模型48-49
• 4.3 線結構光視覺傳感器的標定49-51
• 4.3.1 攝像機的參數(shù)標定49-50
• 4.3.2 光平面的參數(shù)標定50-51
• 4.4 基于線紋尺的直接標定法51-57
• 4.4.1 標定原理52-53
• 4.4.2 平面靶標的設計53-54
• 4.4.3 特征點提取算法54-56
• 4.4.4 標定流程56-57
• 4.5 本章小結57-58
• 第五章 測量系統(tǒng)的實驗研究及分析58-69
• 5.1 引言58
• 5.2 實驗平臺的設計與搭建58-61
• 5.3 光條中心提取算法的實驗分析61-62
• 5.4 系統(tǒng)測量精度的實驗分析62-67
• 5.4.1 系統(tǒng)標定實驗62-63
• 5.4.2 高度測量實驗63-64
• 5.4.3 橫向測量實驗64-65
• 5.4.4 三維輪廓測量實驗65-67
• 5.5 系統(tǒng)誤差分析67-68
• 5.6 本章小結68-69
• 總結與展望69-71
• 參考文獻71-76
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果76-77
• 致謝77-78
• 附表78

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本文編號：736105