基于双目视觉的钢轨紧固件中心定位系统

发布时间：2025-06-19 03:03

　　目前钢轨紧固件拆卸多由人工完成,效率低下,工作强度大。因此,开发一套钢轨紧固件自动化拆卸系统,非常具有现实意义。本文将双目视觉应用于紧固件自动化拆卸系统,解决该拆卸系统中紧固件中心三维坐标定位问题。针对紧固件中心双目定位问题,在以下方面进行了研究:(1)研究摄像机成像原理,分析物体成像点在四个坐标系下的关系。采用平行双目视觉模型,将其应用于紧固件中心定位。(2)根据钢轨紧固件自动拆卸系统的实际需求,设计搭建平行双目视觉实验测试平台,模拟其中紧固件中心定位过程。(3)研究双目摄像机标定理论。采用张氏标定法对双目相机进行标定,得到双目摄像机的内外参数。(4)现实中,双目相机放置无法形成理想的平行双目立体视觉模型。利用标定的外参数矩阵对左右图像进行立体校正,提高紧固件双目图像的成像质量以及双目视觉的定位精度。(5)研究立体匹配算法原理,利用SIFT立体匹配算法检测紧固件左右图像的特征点,并进行匹配。对匹配的特征点,采用RANSAC的特征点筛选方法,剔除误匹配点,提高匹配点的正确率。(6)针对紧固件中心三维坐标定位问题。首先利用紧固件表面SIFT特征点坐标的特点,筛选特征点得到紧固件顶层圆内的特...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 双目视觉国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 双目视觉定位系统总体设计
    2.1 工程背景需求
    2.2 总体框架和工作原理
        2.2.1 总体框架
        2.2.2 系统工作原理
    2.3 硬件平台搭建
    2.4 本章小结
第3章 双目视觉成像原理及标定
    3.1 摄像机成像模型
        3.1.1 坐标系介绍
        3.1.2 摄像机的线性模型
        3.1.3 摄像机的非线性模型
    3.2 平行双目视觉成像模型
    3.3 双目视觉系统标定
        3.3.1 单目摄像机标定原理
        3.3.2 单目摄像机标定过程
        3.3.3 单目摄像机标定结果
        3.3.4 单目摄像机标定结果分析
        3.3.5 双目视觉标定原理
        3.3.6 双目视觉标定过程
        3.3.7 双目视觉标定结果
        3.3.8 双目视觉标定结果分析
    3.4 双目图像校正
    3.5 本章小结
第4章 紧固件图像立体匹配和中心定位
    4.1 立体匹配算法介绍
    4.2 SIFT算法
        4.2.1 尺度空间构建和极值点检测
        4.2.2 特征点的精确定位
        4.2.3 特征点主方向赋值
        4.2.4 构造特征点描述符
        4.2.5 紧固件SIFT特征匹配
    4.3 RANSAC特征点筛选
    4.4 紧固件圆层坐标点筛选算法
    4.5 紧固件中心坐标计算
    4.6 本章小结
第5章 紧固件中心双目视觉定位实验与结果分析
    5.1 实验与结果分析
        5.1.1 紧固件双目图片采集
        5.1.2 紧固件图像双目校正
        5.1.3 SIFT特征匹配实验结果与分析
        5.1.4 RANSAC筛选实验结果与分析
        5.1.5 紧固件中心定位实验结果与分析
    5.2 误差分析
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录 A 攻读学位期间所发表的学术成果
致谢



本文编号：4050755