fast反射面板视觉检测的关键技术分析

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1、摘要随着工业生产的大型化和精密化，大尺寸测量应用越来越广泛。作为大尺寸测量rfl的一个热点，视觉测量由于其非接触性、高精度和自动化程度高等优点被广泛应用。FAST(500米

2、一径球面射电望远镜)是我国正在进行的一项多学科工程项目，旨在建造世界上最大的单U径射电望远镜。为了对贵州的FAST反射面板进行检测，本文选择视觉测量系统。本文使用的视觉测量过程由三个部分组成：空间点在二维影像中对应点的坐标提取、摄像机的标定以及双目重构。使用CCD相机采集到FAST反射面板的二维图像之后，我们需要获取反射面板上标志点在二维图像中的坐

3、标位置。通过分析一些经典算法的优缺点，本文提出一种基于zernike矩的改进算法：先使用特定的插值算法对图像进行放大，再用Zernike矩阵模板对图像进行卷积。为了验证这种算法的可行性，通过大量的实验室仿真和室外远距离实验，最后得出结论：这种改进算法能满足高稳定性和亚像素级的精度需要。为了对摄像机进行高精度的标定，本文对摄像机的线性模型和两种非线性误差模型进行分析和实验数据对比，最后选择了标定精度较高的四次多项式非线性模型。并通过实验，分析了标定时，焦距和主点坐标的误差对最后重构结果的影响。在三维重构步骤中，本文分析了

4、两种双目重构模型：超定方程模型和共线交汇模型。通过这两种重构模型的比对试验，我们得出结论：超定方程模型在稳定性和精度方面具有更大的优势。最后，根据双目重构模型中一些结构参数的特点设计实验并得出结论：双目视觉测量系统的重构精度与基线长度和物距之比有关。最后，我们对FAST反射面板进行了现场测试。使用现场搭建的双目视觉测量系统，对粘贴有标志点的反射面板进行图像采集、标志点图像坐标检测、摄像机标定和双目重构之后，得到反射面板上标志点的空间坐标。同时，使用全站仪测量对应标志点的空间坐标。将两种测量系统检测的空间三维坐标比较，双

5、目视觉测量系统的测量精度达到预定目标并通过FAST项目组专家验收。关键词：大尺寸测量视觉测量坐标检测摄像机标定三维重构FAST摘要Abstract——————————————————————————————————————————————————————一ABSTRACTWiththelargescaleandprecisionofindustrialproduction，largescalemeasurementtechnologyisusedmorewidely．Asahotspotinthelargescalem

6、easurement，visualmeasurementhasbeenwidelyusedduetoitsnon—contact，highprecisionandhighdegreeofautomation．FAST(FiVe-hundred—meterApenlJreSphericalradio‘relescope)isamulti—disciplinarypr04ectinChina．Thisprojectaimstobuildtheworld’slargestsingle—apertureradiotelesco

7、pe．FASTprojectneedt0accuratelymeasurethe11meterpanelpattemofGuizhou．WehaVechosentheVisualmeasurementsystemtoachieVethisgoal．Thisp印erdescribesthevisionmeasurementsystemconsistsoft11reeparts：thecoordinatesofthepointinthetwo．dimensionalimage，c锄eracalibration，andbin

8、ocularreconstruction．ARercollectthetwo．dimensionalimagebyusingtheCCDc锄era，weneedtoobtainthecoordinatesofspacepointinthetwo—dimensionalimage．ByanalyzingtheadvantagesanddisadVantagesoftheclassicalalgorithm，thispaperpresentsanimprovedalgorithmbasedonZemikemoment：fi

9、rstenlargetheimagebyaspecificinte印01ationalgorithm，andthenmaketheimageconVolutionbytheZemikemoment．Inordertoverifythefeasibilityofthisalgorithm，wedesignalargenumberof