最新机器视觉三维测量技术教学讲义PPT课件.ppt

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1、机器视觉三维测量技术大纲机器视觉的概念摄像机模型三维视觉传感器的类型多视觉传感器测量系统的组成摄像机与视觉传感器的标定测量系统的全局标定应用举例机器视觉技术的概念测量检测识别引导光源传感器光学镜组传感单元信号处理单元控制单元采用光学成像技术（通常使用摄像机）获取被测目标的图像，再经过快速图像处理与图形识别算法，从摄取图像中获取目标的尺寸、位置、方向、光谱特征、结构以及缺陷等信息，从而可以执行产品检验、分类与分组，装配线上的机械手运动引导、零部件的识别与定位，生产过程中质量监控与过程控制反馈等等任务。欧式几何与影射几何的概念不变量:Distanceandangle不变量

2、:Crossratio齐次矩阵坐标变换眼睛的光学模型像平面物体透镜Imageplaneobjectlens摄像机的光学投影变换ImageplaneobjectlensImageplaneFocusplane摄像机的光学投影变换（续）ImageplaneImageplaneFocusplane像平面与帧存体的对应关系ImageplaneComputerframe帧存体与摄像机坐标的关系ImageplaneComputerframe2.4摄像机建模ImageplaneComputerframe摄像机建模（续）未知参数：(1)Intrinsicparameters:(2)E

3、xtrinsicparametersOrientation:Translation:9,independent33镜头畸变的概念ImageplaneRadialdistortionTangentialdistortionDecenteringdistortionThinprismdistortion径向畸变偏心畸变偏心畸变既含有径向畸变又有切向畸变最大切向畸变与x轴的夹角,设在直角坐标系下薄棱镜畸变薄棱镜畸变是由镜头与摄像机面有小的倾角造成的最大切向畸变与x轴的夹角,设镜头总畸变若考虑分项的前两项化简摄像机内部参数的修正Intrinsicparameters摄像机的精

4、确模型计算机屏幕Imageplane摄像机的精确模型（续）计算机屏幕一般情况下，取径向与切向畸变的的第一项就可以达到满意的效果Imageplane6摄像机的简化模型像平面计算机屏幕三、视觉传感器的类型主动与被动单目与双目点、线、面结构光编码结构光三角法测量原理激光器镜头CCD镜头CCD激光器镜头镜头视觉传感器的坐标系统zwxwywTyTxTzxw0yw0xsyszsosPointωφκOXYOzxyLaserImageplaneOriginSensorcoordinatesystem(SCS)GlobalCoordinatesystem(GCS)Cameracoord

5、inatesystem(CCS)单一摄像机二维传感器ImageplaneMeasuredplane(CCS)SCS点结构光视觉传感器CCSSCSLaser线结构光视觉传感器LaserLightplaneImageplaneCCSSCS条纹结构光视觉传感器Thek-thlightstripeplaneImageplaneProjectorpatternImageplaneCCSSCS00110010011001Projector条纹编码三维视觉传感器彩色编码视觉传感器projectorcameraCCSSCSobject被动双目视觉传感器lampcamera2CCS2(

6、CCS1)SCSobjectcamera1编码照明双目视觉传感器projectorcamera2CCS2(CCS1)SCSobjectcamera1多视觉传感器测量系统的组成CAN总线网络控制视觉测量系统图像采集卡计算机多路视频切换开关CAN接口卡CAN网络控制总线传感器控制单元传感器视频信号数据总线1394总线并行图像处理系统传感器控制单元传感器计算机接口卡数据与控制总线基于工控PC机的多计算机分布式并行图像处理架构PC控制器运动驱动机构可编程光源可编程光源多PC并行处理器HUB生产与管理系统主机办公电脑远端大型资料库视觉系统主控计算机PC三轴控制器摄像机常用总线的

7、比较RS232小于15m传输速率25kb/sRS485最大传输速度10Mb/sCAN小于40m传输速率1Mb/sUSB最高速率480Mb/s，可挂接127个外设CameraLink最高4.8Gbps，最远可传输10米。Gigabitethernet带宽可达到1000Mbps，最远可传输100米。Firewire，最远可传输100米，带宽3.2G双总线架构总线接口PC多路视频切换器视觉传感器1视觉传感器N视觉传感器2控制总线…………视频图像图像采集处理平台数据总线单总线架构计算机总线接口视觉传感器1总线视觉传感器2视觉传感器N传感器控制、图像采集与并行