基于双目视觉的三维测量及可视化技术研究

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1、分类号：TP391单位代码：10190研究生学号：201504020密级：公开硕士学位论文张强2018年6月基于双目视觉的三维测量及可视化技术研究ResearchonThree-dimensionalMeasurementandVisualizationTechnologyBasedonBinocularVision硕士研究生：张强导师：于微波教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学摘要摘要机器视觉作为一个新兴的、多学科交叉的研究方向，在计算

2、机技术和图像处理技术日益更新的推波助澜下，不管是在理论研究还是在应用领域都得到了快速的发展。双目立体视觉是机器视觉的一个重要研究热点，具有自动化程度高、系统搭建容易成本低廉、测量精度高等优点。如今，双目视觉技术已经广泛应用于工业检测、机器人视觉导航等众多领域，因此对该技术的研究具有重要的意义。本文以法兰盘工件为研究对象，利用双目视觉技术完成对工件的三维测量及三维模型可视化。具体研究内容如下：在相机标定方面，本文对张氏标定算法进行了研究。双目测量时，首先要完成对相机的标定，标定结果的准确性对测量的精度有很大的影响。本文通过

3、与不同标定方法结果的比较分析，采用张氏标定法来计算双目测量系统中相机的内外参数及畸变系数，以获得较高的精度。在图像预处理方面，本文对去噪方法和校正方法进行了研究。工件图像在采集过程中往往会引入噪声，通过不同空域滤波方法对图像进行预处理实验，确定高斯滤波算法能够有效去除图像中的噪声。在立体匹配之前，为了减小特征点搜索范围，加快匹配速度，本文采用了极线校正的方法对获取的工件图像进行校正，校正后的两幅图像中对应的特征点都在同一图像行上。在特征匹配方面，本文针对基于SURF特征的匹配算法对工件图像进行特征点匹配时会出现误匹配的现

4、象，设计了一种改进的基于SURF特征的匹配算法，分别对标准图像库中的图像和双目相机获取的工件图像进行处理，实验结果表明，改进后的算法提高了特征点的匹配效率。在三维测量方面，为完成对工件三维几何信息的测量，以及对工件的三维结构进行直观显示，本文采用了最小二乘法求解工件表面的三维点坐标值，获得工件的尺寸，并利用MATLAB软件优秀的图形功能实现了工件三维模型的可视化。在系统测试方面，本文对双目测量系统软件界面进行了设计，集成了三维测量可视化相关技术，并利用实验室双目硬件平台进行了测试，通过对法兰盘工件尺寸测量结果的分析，表明

5、了双目测量的有效性。关键词：双目视觉三维测量立体匹配相机标定可视化IAbstractAbstractMachinevisionisanewmultidisciplinaryresearchdirection,withthehelpofrapidprogressincomputervisionandimageprocessingtechnology,whetherintheoreticalresearchorappliedfields,ithasachievedunprecedenteddevelopment.Binocu

6、larstereovisionisanimportantresearchhotspotofmachinevision.Ithastheadvantagesofhighautomation,easysystemconstruction,real-timeonlinedetection.Today,binocularvisiontechnologyhasbeenwidelyusedinmanyfieldssuchasindustrialinspection,robotvisionnavigation,etc.Theresea

7、rchofthistechnologyisofgreatsignificance.Thisarticletakesaflangeworkpieceastheresearchobject,usingthebinocularvisiontechnologytocompletethethree-dimensionalmeasurementoftheworkpieceandthethree-dimensionalmodelvisualization.Thespecificresearchcontentisasfollows:In

8、termsofcameracalibration,thispaperstudiestheZhang'scalibrationalgorithm.Whenbinocularmeasurementisperformed,thecalibrationofthecameramustfirstbecompleted.There