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结构光三维测量系统关键技术的研究

作　者: 秦大辉
导　师: 王从军
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 逆向工程机器视觉光栅编码外极线约束光栅条纹匹配
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 593次
引　用: 4次
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内容摘要

逆向工程是一门综合运用计算机视觉,计算机图形学,控制理论,数字图像处理,传感器等各种先进理论、技术和方法的系统工程,是各学科交叉的前沿研究领域。逆向工程的快速发展以及和各种先进制造技术如快速成形技术的结合,为世界制造业带来了一种全新的模式。三维测量设备作为逆行工程的基础在先进制造业领域扮演着越来越重要的角色,广泛应用于产品的设计、制造、测量和生产过程的适时检测等方面。发展先进的逆向工程测量设备就成了响应先进、快速制造的关键。本文在分析了逆向工程测量设备发展的基础上,提出了结构光三维测量系统的研制开发。本文提出的结构光三维测量系统是一种光栅式结构光扫描双目视觉测量技术。由于是面扫描,所以,在速度上有很大的优势,可以很好的实现被测自由曲面的快速、高精度的三维尺寸测量。论文的主要工作如下: (1)介绍了逆向工程测量设备的发展现状和发展趋势,讨论了各种测量技术的优缺点。提出了研究方向,开发结构光三维测量系统。(2)讨论了机器视觉基础知识,通过理论分析和实验验证,确定了结构光三维测量系统的硬件组成和设计,开发出来了实验样机。(3)图像采集系统和运动控制系统是测量设备的基础,对后面的立体匹配精度影响很大。在分析了系统的工作原理后,根据系统的要求提出一套可行的控制系统和图像采集系统的方案,并给出这两个系统的硬件结构和软件实现。(4)深度信息的探测是非接触式测量最重要、最为关键的一步。结构光双目视觉测量技术的关键是确定出左右光栅条纹的光平面对应关系。在讨论了各种编码技术后,提出了一种光栅编码方法,很好的解决了光栅的编码问题。提出了基于外极线约束的光栅的匹配算法,在理论上很好的解决了基于机器视觉的结构光三维测量系统的深度信息测量问题。解决了设备开发的关键问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-21
  1.1 逆向工程概述  9-13
  1.2 逆向工程中测量技术国内外应用与研究概况  13-18
  1.3 逆向工程中测量技术之比较  18-19
  1.4 本学位论文的选题及其意义  19
  1.5 本文的主要研究工作  19-21
2 机器视觉光学原理及测量系统的硬件组成  21-36
  2.1 结构光三维测量系统的硬件选择组成  21-35
  2.2 本章小结  35-36
3 图像采集系统和控制系统的实现  36-45
  3.1 图像采集系统的实现  36-40
  3.2 运动控制系统的实现  40-44
  3.3 本章小结  44-45
4 光栅编码与立体匹配  45-60
  4.1 光栅编码  47-49
  4.2 本文采用的光栅式结构光条纹编码解决方案  49-51
  4.3 双目视觉立体成像  51-54
  4.4 立体匹配  54-59
  4.5 本章小结  59-60
5 结论与展望  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 研究展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
附录1 攻读学位期间发表论文目录  67

结构光三维测量系统关键技术的研究

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