基于机器视觉的编码光非接触检测系统分析

《基于机器视觉的编码光非接触检测系统分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、东南大学硕士学位论文晕在lOOm范周内可以获得O．Imm的分辨率，并出现了受机械干扰很小的sherography法和锥光镜全息法。利用干涉原理，各种类型的干涉显微镜都可用于被测物表面形貌的非接触测量。这种方法具有高分辨率和高测量精度的特点。但电路较为复杂，对被测表面质量要求很高，通常需要精密制造的参考镜。而且测量范围偏小。散焦检测法【31：将摄像机光圈调到最小取得第一张图像，接着将光圈放大摄取另一张不同模糊程度的图像，并且以逆滤波的方法得到点扩散函数，由此估测出目标物体剑镜头的距离。Hwang[4l等人基于PSF(PointSpreadFu

2、nction)为高斯函数的假设F，在空间领域中发展估算模糊参数的演算法，并且推导了摄像机参数和图像的LOG模糊程度的微分近似法。Ens和Lawerencel51提出了利用验证多个预先计算好的滤波器表的办法，解决了多种不同成像系统对特定PSF模型的依赖。Ramopalan和ChaudhudM在图像自同归过程的假设下以克拉美一罗下界(CRLB)计算出散焦测距模型最佳的相机参数值。但是此方法不能对具有简单纹理的物体进行有效的检测，飞行时间法17】：飞行时间法的原理是基于测量激光或其他光源脉冲光束的飞行时问进行点位测量。在测量过程中，物体脉冲经反射

3、同到接收传感器，参考脉冲穿过光纤也被传感器接收，这样会产生时间差，就可以把两脉冲时间差转换成距离。飞行时间法典型的分辨率在lmm左右，采用由二极管激光器发出的亚毫秒脉冲和高分辨率设备，可以获得亚毫米级的分辨率。三角法：入射光照射到被测表面，接收器接收被测表面的散射光。成像光点在接收器上的位置是测头和被测表面距离之间的函数，检测像点的位移变化可求得物体表面位移变化的优点是结构简单、分辨率高、工作距离大；但原理上存在非线性，被测面表面质量对测培结果有影响，且被测面倾角不宜大于45度。最常见的三角法有激光扫描法和结构光法。≯激光扫描法Ⅲ9l：该方

4、法采用了光学中著名的三角关系，其典型的测量范围是+5ram到+250mm，相对测量精度是l：10000。测量频率为40kHz或者更高。用电荷耦合器件(CCD)或者位置敏感器件(PSD)进行数字点激光图像采集。如采用PSD，测量精度主要依赖于PSD上幽像的耪度，聚束点反射和数射光也是影响测量精度的重要冈素，由f基于敏感元件的CCD避免了聚束点反射和散射光，并且单个像素的分辨率高，所以采_l{jCCD可以得到更高的测鬣精度。影响测簟精度的另一个因素是标定精度。>结构光测营法㈣：结构光法包括投影编码光【ll】和正弦条纹技术f⋯。物体的深度信息经过

5、编码成为失真的条纹图形，由图像采集传感器记录F来。尽管与投影摩尔条纹技术有关，但该方法不是采用参考光栅产生摩尔条纹，而是从漫射物体表面记录的失真条纹直接解码得到物体的形状。当采用基于液晶显示器(LcD)／数字镜像器(DMD)和优化的形状测昔系统时，可以达到l：20000的相对测量精度。结构光方法有以下优点：①易于实现；②如果采用计算机控制的LCD／DMD，不移动部件也可以实现位相移动、条纹密度和方向的改变；③快速全场测鼍。双目立体视觉法㈣：两台相对位置固定的摄像机与被测物构成三角形，被测物体在两像面上形成立体图像对，进行相关特征点匹配获取被

6、测物体的三维空间尺寸。相比其他类的体视方法，如透镜板三维成像、投影式三维显哥全息照相术等，双目立体视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式，可靠简便，在许多领域均极具应圳价值，如微操作系统的位姿检测与控制、机器人导航与航测、三维测量学及虚拟现实等。1．3Marr的机器视觉理论框架上个世纪80年代初，Mart首次从信息处理的角度综合了图像处理、神经生理学及精神病学的研究成果，提出了第一个较为完善的视觉系统理论框架。虽然这一理论框架存在许多2第一章绪论不完备的地方，但至今仍是广大机器视觉研究工作者接受的基本理论框架，下面从两个方面来介绍这一理论框架。

7、一方砸是视觉系统研究的三个层次，见表格1-1，即计算理论层次、表达(Representation)与算法层次、硬件实现层次。计算理论层次解决的是系统各部分的计算目的与计算策略问题，即各部分的输入输出关系是什么，有什么变换或约束。Marr对视觉系统的总的输入输出关系规定了一个总的目标，即输入是二维图像，输出是由二维图像重建(Reconstruction)来的一维物体的位置与形状。Marr认为．视觉系统的任务是对环境中的三维物体进行识别、定位与运动分析。三维物体千差万别，应存在一种计算理论层次上的一般性目的描述。如果达到了这一目的，则不管是什么

8、具体物体，视觉任务均可完成。Mart认为，这一目的就是要通过视觉系统重建三维物体的形状、位置。而且，如果在每一时刻都能够做到这一点。则可以实现对物体的运动分析。表达与算法层次的研