基于线结构光的三维视觉测量方法研究

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1、分类号：TP391学校代码：10109密级：公开太原科技大学硕士学位论文（学术型）学位论文题目：基于线结构光的三维视觉测量方法研究英文题目：ResearchonMethodof3DVisionMeasurementBasedontheLinerStructuredLight研究生姓名：张芸蕾导师姓名及职称：于在河教授培养单位：电子信息工程学院学科专业：控制科学与工程论文提交日期：2016年4月1日论文答辩日期：2016年5月25日答辩委员会主席：孙志毅教授论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个

2、人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本研究所做的任何贡献的个人或集体均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：中文摘要机器视觉是在电子、计算机技术以及信号处理理论发展的基础上发展起来的一项技术，视觉测量作为机器视觉中非常重要的一部分也得到了迅速的发展。视觉测量的意义在于将物体的立体信息转换为计算机能够直接处理的数字信息，从而实现对实物特征的理解，作为实物数字化的转换工具，它具备便利，迅速和准确等优点。针对视觉测量技术使用越来越广泛的问题，本论文提出一种在线结构光辅助下的视觉测量方法，重点对物体的三维表面进行重构，还原物体的三维轮廓，并对物体表面

3、相关尺寸进行测量。主要研究内容如下：提出了适合本文目标图像特征提取的图像处理方法。图像特征提取作为视觉测量系统中非常重要的部分，直接影响到视觉测量结果的精度，本文根据待处理图像的灰度特征，采用相应的方法提取不同目标图像中的特征信息。对于网格标定板图像，提出一种基于分水岭算法的图像特征提取方法；对于激光条纹图像，提出一种基于细化算法的激光条纹中心线提取方法，并在一定的约束条件下得到激光条纹中心线上的两个特征点。构建独有的视觉测量系统模型并提出适合系统模型参数标定的标定方案。在传统视觉测量系统模型的基础上，综合考虑摄像机、线结构光和目标物体之间的位置关系，直接将光平面作为三维空间坐标系中的一个平面

4、，构建视觉测量模型。并在分析比较常见的摄像机标定方法和结构光平面标定方法后，采用透视投影变换法直接标定摄像机图像坐标系和光平面的结构关系参数，采用本文的系统建模方式和系统参数标定方法，无需再对系统中的摄像机内外参数和光平面结构参数进行标定。实现了目标物体表面的三维重建和相关尺寸测量。在系统模型和参数确定的情况下，借助二维移动工作台移动扫描，得到目标物体表面的三维坐标，实现被测对象的三维重建以及相关尺寸的测量。实验结果表明本方法测量尺寸精度高、误差小，准确还原了被测对象的三维信息。关键词：结构光测量；图像特征提取；系统建模；系统参数标定；三维测量ABSTRACTMachineVisionisat

5、echnologydevelopedonthebasisofthedevelopmentofelectronics,computertechnologyandsignalprocessingtheory.Visionmeasurement,asaveryimportantpartofMachineVision,hasbeenrapiddevelopedrapidly.Themeaningofvisionmeasurementischangingthethree-dimensionalinformationofobjectstothedigitalinformationwhichcanberec

6、ognizedandprocessedbycomputerdirectly,soastorealizetheunderstandingofthephysicalcharacteristicsoftheobjects.Asakindofdigitalconversiontool,itisconvenient,rapidandaccurate,andsoon.Aimingatthesituationofvisionmeasurementismoreandmoreusedwidely,thispaperputsforwardavisionmeasurementmethodassistedwithli

7、nerstructuredlight,whichfocusonthe3Dsurfacereconstructionofobjects,restoretheobjects’3Dcontour,andmeasuresthedimensionsrelatedtotheobjects'surface.Themainresearchcontentisasfollows:Animageprocessingme