基于数字图像相关的双目视觉测量技术研究

发布时间：2021-04-20 23:09

　　近年来,随着各种测量技术的不断发展,光学测量在各个领域的应用也越来越广泛。数字图像相关方法是一种基于物体表面图像相关计算的光学测量方法,具有非接触、全场测量以及对测量环境要求低等优点。三维数字图像相关方法通过使用双相机或多相机测量系统完成被测物体的三维信息测量,可以实现物体面内、面外位移和变形的测量并重建出被测物体表面的三维形貌。该方法可广泛应用于机械、制造、材料、航空航天以及国防等领域。本文研究了基于数字图像相关方法的双目视觉测量系统,包括测量系统的标定算法、图像相关匹配算法的研究与改进,相关软件的编写及实验。主要研究工作如下:分析研究了双目视觉测量系统的成像原理、相机成像模型及成像过程中各个坐标系之间的相互转换关系。分析了测量系统标定的基本原理,包括角点检测、亚像素修正、筛选、排序算法并利用角点坐标计算测量系统内、外参数。提出了一种基于Harris角点检测算法的改进算法,解决了传统Harris算法需要手动选择合适阈的问题,并且实现了角点的自动检测。分析研究了几种整像素和亚像素的相关计算算法,对比其测量精度和速度。在爬山法的基础上做出改进,采用极坐标系下的圆形模板代替传统的矩形模板,... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 发展状况及应用
        1.2.1 国外发展状况
        1.2.2 国内发展状况
        1.2.3 数字图像相关方法的应用
    1.3 课题来源及主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
第二章 双目视觉测量原理及系统标定研究
    2.1 相机成像模型
        2.1.1 参考坐标系
        2.1.2 相机成像数学模型
        2.1.3 双目视觉测量系统数学模型
    2.2 测量系统标定研究
        2.2.1 张氏平面标定法基本原理
        2.2.2 Harris角点检测方法及其改进
    2.3 标定实验及结果分析
        2.3.1 改进的角点检测及排序结果
        2.3.2 双相机内、外参数计算
        2.3.3 标定精度分析
    2.4 本章小节
第三章 数字图像相关方法及其相关计算研究
    3.1 三维数字图像相关方法理论研究
        3.1.1 三维数字图像相关匹配方法
        3.1.2 数字图像相关方法基本原理
        3.1.3 三维坐标求取方法
    3.2 整像素匹配算法
        3.2.1 十字搜索法和爬山搜索法
        3.2.2 粒子群搜索法
        3.2.3 改进的整像素匹配算法
        3.2.4 整像素方法对比与分析
    3.3 亚像素定位算法
        3.3.1 曲面拟合法
        3.3.2 牛顿-拉斐逊偏微分修正方法
        3.3.3 反向组合方法
        3.3.4 亚像素方法对比与分析
    3.4 本章小节
第四章 实验测试与分析
    4.1 双目视觉测量系统组建
    4.2 复杂表面三维形貌重建实验
    4.3 刚体位移测量实验
    4.4 模拟刚体旋转测量实验
    4.5 实验误差来源分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3150581