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大尺寸测量的点云自动拼合技术研究

作　者: 苏志部
导　师: 王从军
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 大尺寸测量 CCD图像定位光栅测量坐标转换自动拼合
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 188次
引　用: 5次
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内容摘要

伴随现代工业制造技术的发展,大尺寸测量逐渐成为工业测量的发展方向。传统测量方法很难满足大尺寸测量的要求,使得大尺寸测量方法成为最近的研究热点。结合双目视觉定位原理和光栅测量系统的轻便特性,本文提出了一种基于CCD图像的组合式大尺寸精密测量方案,主要研究内容是大尺寸测量系统组成和基本原理,并设计了一种多组点云的自动拼合技术。本文首先介绍了基于CCD图像的组合式大尺寸测量原理。该系统主要由多摄像机定位系统与光栅三维扫描仪组成。利用光栅三维扫描仪的便携性、效率高和精度高的特点,对大尺寸物体表面进行多视点、多角度高效扫描;光栅三维扫描仪上设有三个或以上特征点,多摄像机定位系统通过捕捉特征点完成实时定位、记录光栅三维扫描仪的测量姿态,并解算该视点的转换参数,完成大尺寸整体点云自动拼合。其次,本文对大尺寸测量的关键技术——点云自动拼合进行深入研究,考虑到大尺寸测量注重拼合效率,提出利用特征点建立辅助坐标系,实现所有数据统一在同一世界坐标系。比较了当前几种常见的坐标转换参数解算方法,并结合大尺寸测量角度旋转较大的特点,选择了其中精度较高的矩阵奇异值分解法作为本方案的旋转、平移矩阵求解算法。最后,本文结合实验室现有条件,设计一套基于双CCD图像的大尺寸测量实验。实验结果证明了该测量方案完全可以满足大尺寸测量的要求,达到多视点点云的自动拼合效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 大尺寸测量的应用  8
  1.2 常见大尺寸测量方法  8-13
  1.3 本文的主要研究内容安排  13
  1.4 本章小结  13-14
2 系统组成及测量原理  14-30
  2.1 系统组成  14-16
  2.2 基于CCD 图像的定位原理  16-20
  2.3 光栅扫描原理  20-26
  2.4 大尺寸测量原理  26-29
  2.5 本章小节  29-30
3 点云数据自动拼合和坐标转换  30-42
  3.1 引言  30
  3.2 系统自标定  30-33
  3.3 坐标转换（旋转、平移矩阵）的算法研究  33-39
  3.4 特征点的匹配  39-41
  3.5 本章小节  41-42
4 实验结果与误差分析  42-52
  4.1 实验方案设计  42
  4.2 实验条件和过程  42-46
  4.3 实验过程与结果  46-50
  4.4 误差分析  50-51
  4.5 本章小节  51-52
5 总结与展望  52-54
  5.1 全文总结  52-53
  5.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57

大尺寸测量的点云自动拼合技术研究

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