三目视觉坐标测量系统的设计与实现

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1、密级：分类号：编号：ＵＤＣ：专业硕士学位论文（工程硕士）三目视觉坐标测量系统的设计与实现硕士研究生：辛乐指导教师：钟志副教授企业导师：孙文法高级工程师工程领域：电子与通信工程论文主审人：单明广教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：________________UDC：编号：________________专业硕士学位论文(工程硕士)三目视觉坐标测量系统的设计与实现硕士研究生：辛乐指导教师：钟志副教授学位级别：工程硕士学科、专业：电子与通

2、信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)DesignandImplementationofTrinocularVisionCoordinateMeasuringSystemCandidate:XinLeSupervisor:AssociatePro

3、f.ZhongZhiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectronicandCommunicationEngineeringDateofSubmission:May,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity三目视觉坐标测量系统的设计与实现摘要当前把图像处理、模式识别及人工智能等技术综合应用起来的视觉检测系统，由于其智

4、能化、非接触及高精度等优势，正被广泛的应用到各行业的智能检测系统中。传统双目视觉在实际工作中，仍然会受到摄像机的视线噪声、相机性能、透镜畸变和一些结构参数的影响，这些干扰影响了双目测量的轴向测量，尤其是深度方向的精度及稳定性。本课题的三目视觉坐标测量系统旨在改善传统双目视觉测量的轴向精度及稳定性差的问题。首先，构建三目视觉坐标测量系统的测量模型，根据测量系统的原理及项目实际需求设计三目视觉坐标测量的整体组成方案及实现流程，并依据项目精度指标及性能等进行硬件的选型，介绍了开发所用的软件环境及系统的软

5、件实现流程。其次，就三目视觉坐标测量过程中所涉及到的摄像机系统参数的标定进行了研究，分析了摄像机成像的4个坐标系及线性和非线性两种成像模型。根据摄像机标定和系统标定的原理进行了摄像机的标定和系统标定实验，得到了测量过程中用到的系统结构参数，为后续的被测物三维坐标求解打好基础。然后，根据项目的实际需求，设计了被测物的形状并选用合适的图像识别处理算法，通过实验检验算法的效果，求解出被测物的二维像素坐标。接下来重点研究了一种新的三目视觉融合求解三维坐标的方法，它利用三台相机之间的关联性，将已获取的图像信

6、息、系统标定出的相机结构参数及三目立体视觉模型等信息融合起来，采用先求解初值，再将初值转化到同一世界坐标系，最后对三组初值求重心获得被测物圆心坐标的方法，最终实现对目标物体三维坐标的求解。最后，搭建三目视觉坐标测量系统实验平台对本文方案进行测试。就三目视觉坐标测量系统的精度及稳定性，三目与双目视觉的精度及稳定性对比，及标定精度对三目视觉坐标测量的影响进行了实验。实验结果表明，本方案提出的三目视觉坐标测量系统在3.5m的深度范围、1.5m-2.5m的水平测量范围内，测量误差最大值小于4mm，标准差小

7、于1mm，比传统的双目系统的精度及稳定性有了很大的改善。关键词：三目立体视觉；视觉检测；三目视觉融合；摄像机标定I三目视觉坐标测量系统的设计与实现ABSTRACTCurrently,visualdetectionsystemthatintegratesimageprocessing,patternrecognition,andartificialintelligencetechnologies,iswidelyusedinvariousindustriesforintelligentdetecti

8、on,becauseofitsadvantagesofintelligence,non-contact,andhighprecision.Inpractice,traditionalbinocularvisionisstillaffectedbythecamera'slineofsightnoise,cameraperformance,lensdistortion,andsomestructuralparameters.Theseinterferencesaffecttheaxia