光栅投影双目视觉形貌测量及影响因素研究

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1、光栅投影双目视觉形貌测量及影响因素研究Studyofintelligentvisualsensorssystemplatformtechnologyandinfluencefactors学科专业：仪器科学与技术研究生：尚明诺指导教师：刘常杰副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要现代测量中，三维形貌测量无论是在工业生产、医疗以及人们日常生活中，都起到不可替代的作用，而找到精度更高速度更快的三维形貌测量方式也越来越成为这一领域研究的重中之重。目前，三维形貌测量方式更加趋向于非接触测量，而基于光栅投影装置的三维

2、形貌测量由于其精度高、实现方便、成本较低等优点，提上了众多研究者的日程。本文研究一种基于光栅投影的双目立体视觉测量系统，将光栅投影与双目视觉相机模型结合，测量物体的三维坐标点，提出一种基于亚像素边缘提取确定匹配范围的方法，并在匹配时添加唯一性约束，提高了测量精度和速度。论文完成的主要工作有：1.了解目前光栅投影与双目视觉发展现状，结合实验需要搭建软硬件平台；2.建立双目视觉系统数学模型，完成光栅投影测量系统标定，进行了该方法的精度验证；3.针对所采集到图像进行处理与分析，包括对图像相位的分析，在原有系统原理基础上提出改进，对

3、背景光造成的灰度值影响做出修正，添加对参考平面的光栅投影的相位分析，综合被测物和参考平面的相位变化，提取被调制部分的亚像素边缘，缩小待匹配区域，提高匹配速度；4.实现双目图像的匹配，在原有外极线约束基础上添加唯一性约束，提高匹配精度；5.搭建实验系统，验证系统测量方法与系统精度。关键词：形貌测量光栅投影双目视觉相位解调图像匹配ABSTRACTInthemodernmeasurementarea,themeasurementofThree-Dimensionalsurfaceisanirreplaceablefunctioni

4、ntheindustrialproduction,medicaltreatmentandpeople'sdailylife.Itismoreandmoreimportantfortheresearchofthisfieldtofindthe3-Dsurfacemeasurementmethodwithhigheraccuracyandspeed.Atpresent,the3-Dsurfacemeasurementismoreandmoretendtononcontactmeasurement,atthesametime,th

5、e3-Dshapemeasurementbasedongratingprojectiondevicehasbeenputontheagendaofmanyresearchersbecauseofitshighaccuracy,convenienceandlowcost.Thispaperwillstudyabinocularstereovisionmeasurementsystembasedongratingprojection,whichcombinesthebinocularvisionwithgratingprojec

6、tiontomeasurethe3-Dcoordinationofanobject.Therefore,themainjobsaredescribedasfollows:1.Learningthedevelopmentofgratingprojectionandbinocularvision,andchoosingsuitableapproachesofhardwareandsoftwareintheobjectiveconsiderationofthelaboratory;2.Buildthemathematicalmod

7、elofbinocularvisionsystem,andaccomplishthecalibrationofthemeasurementsystemaswellasputforwardtheverificationmethod;3.Inviewoftheimageprocessingandanalysis,includingtheanalysisofthephaseoftheimage,basedontheoriginalsystemtomakeacorrectionincludingcorrectingthegrayva

8、lueofthebackgroundlight.Addthephaseanalysisofthereferenceplaneprojection,andtoextractthephasechangeofthereferenceplane.;4.Achievethematchingofbin