飞机蒙皮接缝信息自动提取技术分析

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1、承诺书本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论产品外形尺寸作为产品的一个重要参数，影响着产品的美观甚至功能的有效发挥。每个公司对自己开发的产品都有着严格的尺寸要求。虽然现在机

2、械加工的精度越来越高，尺寸误差越来越小，但是在一些自动化加工程度不高，或者没办法完全实现自动化加工的企业，对尺寸的检测成为确保产品合格的重要保障。在精度要求不是很高的年代，人工检测成为检测的主要途径。但随着工业现代化程度的提高，对产品外形尺寸检测的要求也越来越高。传统的人工检测由于其人为因素较大导致较大误差和检测过程中耗费很多人力物力等原因而得到越来越少的应用，取而代之的是各种自动化检测方法。随着人们对人眼研究的日渐深入以及对机器人功能的不断完善，通过计算机处理模拟人眼获取信息成为了一种不屑的追求。1.1计算机视觉的发展计算机视觉在20世纪50年代开始起步。当时的应用还很局限，主

3、要是二维的模式识别。比如文字字符的识别、图像的简单分析等等。到了六十年代，美国麻省理工的Roberts从二维空间跳出来，提出了三维空间的描述，虽然只是针对一些比较规则的集合体，我们称之为“积木世界”。但这开创了研究三维场景的先河。而七十年代麻省理工成立的人工智能实验室，率先把计算机视觉作为一门课程，吸引了很多专家学者共同研究探讨。也正是在这个实验室内诞生[1]了计算机视觉领域十分重要的理论框架—Marr计算机理论。Marr将计算机系统分为自上而下的三个阶段：第一阶段也称为早期阶段，用图像中的一些能代表特征体的边缘点、边缘线和角点等等来表示，构成图像的基元图。第二阶段也称为中期阶段

4、，此阶段主要完成对环境的2.5维描述。所谓的2.5维是指2维向3维的一个过渡阶段，是不完整的三维描述。是在以观察者为中心的坐标系下建立的。第三个阶段也称后期阶段，此阶段主要完成的是观察者坐标系向世界坐标系（固定的一个客观坐标系）转换。使得无论从那个角度观察，都能得到完整而合理的图像。图1.1Marr理论框架该理论认为人类视觉的主体是重构几何表面的形状，过程可以通过计算机模拟实现。是计算机视觉领域中最为完善的理论框架。1飞机蒙皮接缝信息自动提取技术研究1.2三维测量技术计算机视觉中一个重要分支三维测量技术，它作为一种高效高精度的测量手段得到越来越多的应用。三维测量技术在光学测量、图

5、像处理和计算机技术不断成熟和完善的基础上得到了迅猛的发展。广泛涉及计算机图形学、数字图像处理和机器视觉等多个学科。工业上广泛应用于产品的在线质量监控、微电子器件（芯片、PCB板）的自动检测、各种模具三维形状的检测。而医学方面的应用更是为医生提供了更准确的确诊依据。同样在航空航天领域也得到了越来越多的运用。三维测量技术主要针对试件的尺寸特征和装配关系做测量，主要分成接触式测量和非接触[2-3]式测量两种。图1.2三维测量分类早期的三维测量多采用接触式测量，它通过将探头沿坐标轴方向接触物体表面，获取物体表面各点在三维空间的坐标。它的测量精度较高，但是测量速度比较慢，费用也比较昂贵。由

6、于接触式测量需要与工件表面接触，有可能会损坏工件而越来越少的使用。激光、超声波等高技术的引入，使得非接触式测量优势越来越明显。可以快速实现测量，2南京航空航天大学硕士学位论文费用也比较低廉。下面对几种比较常见的测量方法做简要介绍。1.2.1激光测距法[4]激光测距法也称为飞行时间法，由于光在空气中的传播速度是已知的，我们只要知道传播的时间就可以计算出物体到激光发射器（检测仪）之间的距离。基于此原理产生了激光测距法，因为激光传播速度很快，所以对于检测精度要求较高的场合，就需要有一个对时间非常敏感的光信号接收元件。激光测距法一般用于如大地的测量等场合。1.2.2结构光检测[5]结构光

7、检测技术最早出现在20世纪70年代，由于结构光检测设备简单，理论性强而成为关注最多的视觉检测技术。结构光检测技术基于光学三角法测量原理。根据结构光的不同又可分为：点结构光、线结构光、多线结构光、网格结构光等等。（1）点结构光检测。激光器投射激光束在平面上产生点。摄像机采集二维点信息，通过标定得到的三角几何约束关系求出该点在世界坐标系中的位置。由于只检测一个表面的一个光点，信息量少，所以点结构光检测多用于需要快速定位的场合。（2）线结构光检测。线结构光检测又称为光带模式。激光器投射