机器视觉三维测量技术说课讲解.ppt

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1、机器视觉三维测量技术机器视觉技术的概念测量检测识别引导光源传感器光学镜组传感单元信号处理单元控制单元采用光学成像技术（通常使用摄像机）获取被测目标的图像，再经过快速图像处理与图形识别算法，从摄取图像中获取目标的尺寸、位置、方向、光谱特征、结构以及缺陷等信息，从而可以执行产品检验、分类与分组，装配线上的机械手运动引导、零部件的识别与定位，生产过程中质量监控与过程控制反馈等等任务。应用领域举例IC及一般电子业：PCB、BGA、LCD屏幕、被动组件形状脚位及定位、生产插件、晶元(Wafer)镜面研磨、生产

2、组装、被动组件辨识MEMS组件：微小器件的尺寸、形貌、表面缺陷的检测，组件动态特性的测量等。机械工具/自动化机械：零件尺寸、外形、瑕疵检测、零件分类比对、装配定位、加工定位、熔焊检测电机工业：控制器红外线热像仪检测、电线瑕疵、裂缝检测、缆线配置检测金属钢铁业：钢板尺寸检测、表面瑕疵检测、铸件瑕疵检测、材料金像检测橡胶/塑料制品：保特瓶口尺寸检测、制品颜色分类检测食品加工/包装业：瓶内液位高度、异物或灰尘检测、包装印刷辨识、打印字形及零件编号检测与识别纺织皮革工业：表面针织纹路检测、色差检测、皮革表面

3、特性检测汽车工业：陶轴裁切定位、零件涂黄油检测、白车身检验家电/办公：产品外壳印刷检测、1维/2维条形码辨识保全/监视系统：人像特征辨识、指纹辨识等机器视觉在精密测量中的应用照明光源图像传感器成像内部三维表面表面轮廓粗糙度缺陷纹理内部结构应力变形缺陷被测场景方位三维形貌尺寸坐标二、摄像机的建模影射几何与坐标变换摄像机建模镜头畸变摄像机内部参数的修正摄像机的精确模型摄像机的简化模型欧式几何与影射几何的概念不变量:Distanceandangle不变量:Crossratio齐次矩阵坐标变换眼睛的光学模型

4、像平面物体透镜Imageplaneobjectlens摄像机的光学投影变换ImageplaneobjectlensImageplaneFocusplane摄像机的光学投影变换（续）ImageplaneImageplaneFocusplane像平面与帧存体的对应关系ImageplaneComputerframe帧存体与摄像机坐标的关系ImageplaneComputerframe2.4摄像机建模ImageplaneComputerframe摄像机建模（续）未知参数：(1)Intrinsicparame

5、ters:(2)ExtrinsicparametersOrientation:Translation:9,independent33镜头畸变的概念ImageplaneRadialdistortionTangentialdistortionDecenteringdistortionThinprismdistortion径向畸变偏心畸变偏心畸变既含有径向畸变又有切向畸变最大切向畸变与x轴的夹角,设在直角坐标系下薄棱镜畸变薄棱镜畸变是由镜头与摄像机面有小的倾角造成的最大切向畸变与x轴的夹角,设镜头总畸变若

6、考虑分项的前两项化简摄像机内部参数的修正Intrinsicparameters摄像机的精确模型计算机屏幕Imageplane摄像机的精确模型（续）计算机屏幕一般情况下，取径向与切向畸变的的第一项就可以达到满意的效果Imageplane6摄像机的简化模型像平面计算机屏幕三、视觉传感器的类型主动与被动单目与双目点、线、面结构光编码结构光三角法测量原理激光器镜头CCD镜头CCD激光器镜头镜头视觉传感器的坐标系统zwxwywTyTxTzxw0yw0xsyszsosPointωφκOXYOzxyLaserIm

7、ageplaneOriginSensorcoordinatesystem(SCS)GlobalCoordinatesystem(GCS)Cameracoordinatesystem(CCS)单一摄像机二维传感器ImageplaneMeasuredplane(CCS)SCS点结构光视觉传感器CCSSCSLaser线结构光视觉传感器LaserLightplaneImageplaneCCSSCS条纹结构光视觉传感器Thek-thlightstripeplaneImageplaneProjectorpatt

8、ernImageplaneCCSSCS00110010011001Projector条纹编码三维视觉传感器彩色编码视觉传感器projectorcameraCCSSCSobject被动双目视觉传感器lampcamera2CCS2(CCS1)SCSobjectcamera1编码照明双目视觉传感器projectorcamera2CCS2(CCS1)SCSobjectcamera1多视觉传感器测量系统的组成CAN总线网络控制视觉测量系统图像采集卡计算机多路视频切换开关CAN接