结构光三维视觉检测关键技术研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要外形及尺度测量是人类认识和改造世界的基本手段之～，是现代化生产质量控制的主要技术。结构光三维视觉检测以其高精度、光条图像信息易于提取、实时性强等特点，近年来在工业环境中倍受瞩目，在三维自动检测和物体识别等领域内具有不可替代的作用。本文结合船体分段测量系统的开发实践，对项目所涉及到的结构光三维视觉检测系统中的系统建模、参数标定、激光条纹提取和深度图像边缘检测等关键问题进行了深入研究。基于线结构光测量基本原理，出现了许多不同的系统模型及建模方法。本文除了根据三角原理建立系统的模型外，还提出了一种直接映射模型。建立了系

2、统的模型及结构，就需要对系统进行标定。结构光三维视觉澳4量系统的标定包括两个部分，即摄像机标定和系统结构参数标定。在总结现有视觉系统标定方法的基础上，提出了一种基于直接映射模型的插值标定方法。该标定方法不必对摄像机的内外参数和系统结构参数进行标定，降低了系统模型的复杂度，减小了对各种参数的敏感度，易于实现在应用现场经常性的标定，使用过程简捷且可靠性高。激光条纹提取是线结构光检测系统获取物体信息的主要过程。本文总结了一般的条纹中心提取算法过程，对现有的方法进行了综述，提出了自适应窗曲线拟合法计算激光条纹中心坐标。该法对条纹的宽度有很强的自适应特

3、征，因此具有很强的鲁棒性。同时为了增强激光条纹的完整性，提出了抛物线拟合曲率延伸法对激光条纹进行断线修补。由于经过三维数据采集后得到的数据量很大，物体表面的性质也是隐含的，而通过对物体边缘的提取、分析与处理，可以得到物体的显著特征。本文通过对深度图像边缘提取算法的总结分析，实现了—种鲁棒性很强的边缘提取算法，并通过实验验证了算法的适用性。关键词：结构光；三维测量；标定；边缘检测哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractThemeasurementofshapeandscaleisODeofbasicmethodswhichareusedtor

4、ebuildtheworldbymankind．Inrecentyears，smlcturedlight3-Dmeastn℃menthasatlractedagreatdealofaRentionininduslrialenvironmentbecauseofitsfollowingcharacters：Kghprecision,easytoabstracttheinformation鼢laserstripeimageandslmngreal-limeability,etc．T11istechniqueistooimportanttobere

5、placedbyothersinthefieldsof3．Dauto—measurementandobjectrecognition．ThisdissertationhascarriedoutresearchdeeplyonthekeyproblemsoftheprojectthroughthedevelopmentpracticeofShipSubsectionMeasurementSystem．Thekeyproblemsincludesystemmodeling，parametercalibration,laserstripeabstr

6、actandedgedetectionofrangeimage．Manydifferentsystemmodelsemergedonthebaseofthebasicpfincipleoflascrstripestructuredlight．NotonlyiSthesysternmodeIontheprincipleoftriangulationbuilt．butalSOaDirectMappingModeliSputforwardinthisthesis．ItiSnecessarytocalibratethesystemafterthesy

7、rstemmodeliSbuilt．11lecalibrationofslructuredlight3-Dmeasurementsystemincludestwosteps：C融TleracalibrationandsystemsmJetumlparametercalibration．Onthebaseofsumminguptheexistedcalibmtionmethod,theInterpolationCalibrationMethodBased011theDirectMappillgModeliSpresented．Withthehe

8、lpofthecalibrationmethod,weneednotcalibratetheintrinsicandex血insicparametersandstm