本文關(guān)鍵詞：基于立體視覺(jué)的高速結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的原理是通過(guò)激光器發(fā)出的光投向被測(cè)物體,在物體表面上形成檢測(cè)光帶圖形,通過(guò)圖像采集和處理技術(shù)對(duì)光帶的坐標(biāo)進(jìn)行提取,從而得到物體表面的二維斷面信息,當(dāng)激光和攝像機(jī)相對(duì)于被測(cè)物體移動(dòng)時(shí),就能獲取被測(cè)物體的三維輪廓。為了提高現(xiàn)有結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的掃描頻率,本項(xiàng)目提出了多條光帶的激光掃描測(cè)量技術(shù),在采集處理模塊處理速度和相機(jī)輸出頻率不變的條件下,極大地提高斷面掃描頻率,以滿足鋼軌斷面車載檢測(cè)等高速應(yīng)用場(chǎng)景。論文首先介紹了激光三角測(cè)量方法和雙目立體視覺(jué)測(cè)量方法的基本原理,說(shuō)明了單個(gè)相機(jī)測(cè)量多條光帶時(shí)遇到的光帶序號(hào)區(qū)分的問(wèn)題；針對(duì)這個(gè)問(wèn)題給出了基于立體機(jī)器視覺(jué)的結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)工作的總體方案。然后對(duì)本文的主要內(nèi)容分成幾章進(jìn)行詳細(xì)的介紹,包括硬件設(shè)計(jì)與圖像處理算法,軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì),以及系統(tǒng)標(biāo)定原理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。硬件設(shè)計(jì)與圖像處理算法主要介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬件采集的設(shè)計(jì),以及FPGA對(duì)五條光帶的提取算法,移植在FPGA上后,硬件采集分辨率為1280×1024的圖像時(shí),幀頻能達(dá)到300fps,采集斷面速率為每秒1500斷面。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)依靠DALSA公司提供的Sapera LT類庫(kù)和MFC開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的設(shè)置、緩存、繪圖和坐標(biāo)數(shù)據(jù)的保存等功能。系統(tǒng)標(biāo)定包括對(duì)雙目立體視覺(jué)參數(shù)的標(biāo)定和結(jié)構(gòu)光三角測(cè)量參數(shù)的標(biāo)定。對(duì)雙目立體視覺(jué)參數(shù)的標(biāo)定采用張正友標(biāo)定法,對(duì)結(jié)構(gòu)光三角測(cè)量的參數(shù)標(biāo)定采用擬合的方式獲取方程式中未知參數(shù)的解。通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試,得到系統(tǒng)的采集速率達(dá)到每秒1500斷面；系統(tǒng)光帶區(qū)分的正確率可以達(dá)到98.26%；在標(biāo)定的測(cè)量范圍內(nèi),平均誤差小于3mm。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,達(dá)到了預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：多光帶結(jié)構(gòu)光 激光三角測(cè)量 雙目立體視覺(jué) 圖像處理
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文的主要內(nèi)容14-16
• 2 測(cè)量原理與系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)16-34
• 2.1 激光三角測(cè)量方法16-18
• 2.2 目立體視覺(jué)測(cè)量方法18-24
• 2.2.1 目立體視覺(jué)原理18-20
• 2.2.2 算法一般流程20-24
• 2.3 單相機(jī)多光帶系統(tǒng)缺陷24-25
• 2.4 立體視覺(jué)區(qū)分光帶序號(hào)25-29
• 2.4.1 左右相機(jī)光帶均完整25-26
• 2.4.2 只有一個(gè)相機(jī)光帶完整26-27
• 2.4.3 左右相機(jī)光帶均不完整27-29
• 2.5 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)29-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 3 硬件設(shè)計(jì)與圖像預(yù)處理算法34-46
• 3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 3.2 硬件設(shè)備選型35-37
• 3.2.1 半導(dǎo)體線性激光器35-36
• 3.2.2 高速CMOS相機(jī)36-37
• 3.2.3 FPGA數(shù)據(jù)采集卡37
• 3.3 圖像預(yù)處理算法37-42
• 3.3.1 閾值分割38-39
• 3.3.2 邊沿檢測(cè)與光帶中心提取39-40
• 3.3.3 圖像處理模塊及數(shù)據(jù)流向分析40-42
• 3.4 硬件調(diào)試結(jié)果42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)46-58
• 4.1 系統(tǒng)操作流程46-47
• 4.2 軟件類庫(kù)概述47-50
• 4.3 應(yīng)用功能設(shè)計(jì)50-57
• 4.3.1 相機(jī)功能配置50-52
• 4.3.2 FPGA內(nèi)核燒寫(xiě)52-54
• 4.3.3 灰度圖像顯示54-56
• 4.3.4 光帶中心位置繪制56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 系統(tǒng)標(biāo)定與測(cè)試58-72
• 5.1 單個(gè)相機(jī)的內(nèi)參標(biāo)定58-62
• 5.1.1 張氏標(biāo)定模型58-60
• 5.1.2 標(biāo)定過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-62
• 5.2 兩相機(jī)間的外參標(biāo)定62-63
• 5.3 相機(jī)與激光面的外參標(biāo)定63-65
• 5.4 系統(tǒng)測(cè)試65-70
• 5.4.1 采樣速率測(cè)試66
• 5.4.2 區(qū)分光帶序號(hào)測(cè)試66-69
• 5.4.3 系統(tǒng)誤差測(cè)試69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 6 總結(jié)和展望72-74
• 6.1 論文工作總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 作者簡(jiǎn)歷76-80
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于立體視覺(jué)的高速結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：383320