基于立体视觉的壳体零件三维重建技术研究.pdf

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1、硕士学位论文基于立体视觉的壳体零件三维重建技术研究RESEARCHON3DRECONSTRUCTIONOFSHELLPARTSBASEDONSTEREOVISION胡权凤哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH162+.1学校代码：10213国际图书分类号：621.923密级：公开工学硕士学位论文基于立体视觉的壳体零件三维重建技术研究硕士研究生：胡权凤导师：周亮教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:TH162+.1SchoolCode:10213U.D.C:621.923Privacy:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHON3DRECONSTRUCTIONOFSHELLPARTSBASEDONSTEREOVISIONCandidate：HuQuanFengSupervisor：Prof.ZhouLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：M

3、echanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国航空航天事业的迅速发展，壳体零件在该领域应用越来越广泛，壳体零件由于存在不规则曲面和孔特征，无法进行直接测量，通常采用三维重建技术对壳体零件进行逆向重构

4、。随着壳体零件的广泛应用，人们对逆向重构效率和精度要求越来越高。传统三维重建方法有基于三维坐标测量仪、激光跟踪和结构光的三维重建等，传统接触式测量由于三维测量重建技术速度慢、量程受限制、操作不方便等问题使用受到局限，近年来计算机视觉、图像处理技术迅速发展，基于立体视觉的三维重建技术由于其非接触式测量方式，不需特殊光源、鲁棒性强、成本低和效率高等优点近年来称为研究的热点并得到广泛应用。本文基于立体视觉对壳体零件进行三维重建，开发一套壳体零件三维重建系统，对系统关键性技术进行研究分析。本文首先分析三维重建技术

5、以及相关技术国内外研究现状，对基于双目视觉三维重建技术进行研究，主要包括相机标定与校正、立体匹配、三维坐标计算、标记点识别定位以及点云配准。相机标定部分，介绍了对相机标定原理和方法进行分析，采用张正友相机标定法验证OpenCv和MATLAB两种平台下标定结果，并比较了棋盘标定板和圆形标定板标定精度，最终采用了OpenCv下反对称圆形标定板标定相机内外参数。校正部分介绍并对比了Hartley和Bouguet两种立体校正算法。立体匹配部分对壳体零件曲面特征点以及边缘和特征轮廓进行立体匹配研究，壳体零件边缘和特

6、征轮廓采用基于窗口稀疏点匹配算法，曲面特征点采用SIFT立体匹配算法，完成左右图像间立体匹配，并运用随机抽样一致算法去除误匹配。点云配准部分采用ICP算法基于标记点拼接局部点云。基于VC++开发一套壳体零件三维重建系统，搭建双目视觉硬件平台，通过三维测量与重建实验验证了该系统的可行性和准确性并对精度进行分析和验证。实验结果表明三维重建系统精度满足要求，零件轮廓三维重建和拼接效果较好。关键词：三维重建，相机标定，立体匹配，点云配准-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapidd

7、evelopmentofChina'saerospaceindustry,shellpartshavebecomemoreandmorewidelyusedinthisfield.Shellpartscannotbedirectlymeasuredduetothepresenceofirregularsurfacesandholefeatures.Usually,three-dimensionalreconstructiontechniquesareusedtoreversetheweightofshel

8、lparts.Structure.Withthewideapplicationofshellparts,peoplehavehigherandhigherrequirementsfortheefficiencyandaccuracyofretrogradereconstruction.Thisdissertationfirstanalyzestheresearchstatusofthethree-dimensionalreco