基于約束算法的大尺寸三維視覺測(cè)量方法研究.pdf

1、大型曲面測(cè)量是大型設(shè)備制造業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制至關(guān)重要。視覺測(cè)量的非接觸、全場(chǎng)快速數(shù)據(jù)采集等優(yōu)點(diǎn)，使其在大型曲面測(cè)量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本論文以提高大尺寸三維視覺測(cè)量系統(tǒng)的精度為主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)研究基于約束算法的大尺寸三維視覺測(cè)量方法及其它相關(guān)問(wèn)題。 提出了一種基于距離約束的大尺寸三維視覺測(cè)量算法。結(jié)合視場(chǎng)邊緣的距離約束和描述小孔成像模型的共線方程，構(gòu)建附有距離約束的目標(biāo)函數(shù)，新的目標(biāo)函數(shù)降低了圖像畸變對(duì)測(cè)量的影響

2、，提高了視覺測(cè)量系統(tǒng)的精度。距離控制場(chǎng)內(nèi)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)的束調(diào)整算法相比，新算法使系統(tǒng)的測(cè)量精度有了較大提高。 多約束算法的理論推導(dǎo)及實(shí)現(xiàn)。不同的待測(cè)對(duì)象，場(chǎng)景內(nèi)的約束條件是不同的，為了提高基于約束算法的視覺測(cè)量系統(tǒng)的適用性，將距離約束算法擴(kuò)展到共線、共面等約束中，當(dāng)場(chǎng)景內(nèi)存在某一類約束時(shí)，即可引入到測(cè)量系統(tǒng)中加以利用，提高測(cè)量系統(tǒng)的精度。 攝像機(jī)的標(biāo)定工作一直是視覺測(cè)量系統(tǒng)的研究重點(diǎn)，本文研究了兩種標(biāo)定方法：虛擬

3、網(wǎng)格標(biāo)定法和距離約束標(biāo)定法。虛擬網(wǎng)格標(biāo)定法根據(jù)射影幾何中消隱點(diǎn)的性質(zhì)，構(gòu)建無(wú)畸變網(wǎng)格，依次標(biāo)定主點(diǎn)、畸變系數(shù)和主距，其特點(diǎn)是獨(dú)立標(biāo)定攝像機(jī)各參數(shù)，消除標(biāo)定中各參數(shù)的相關(guān)性，提高標(biāo)定精度。距離約束標(biāo)定法則據(jù)小孔成像的特點(diǎn)，建立像點(diǎn)坐標(biāo)與空間距離之間的關(guān)系模型，高精度地標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)，該標(biāo)定方法不受點(diǎn)位坐標(biāo)等因素的影響，用于標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)桿置于測(cè)量視場(chǎng)四周，不會(huì)引起待測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的遮擋問(wèn)題，靈活性較高。 利用仿射變換方法解決相近視點(diǎn)間大

4、尺寸場(chǎng)景的圖像匹配，并將之應(yīng)用于曲率變化平緩的曲面測(cè)量。用誤匹配率、未匹配率和匹配正確率對(duì)仿射變換匹配方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，仿射變換可解決相近拍攝站位間的圖像匹配問(wèn)題。 設(shè)計(jì)基于距離約束算法的大尺寸單攝像機(jī)視覺測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用該系統(tǒng)解決大尺寸柔性材料面形的三維測(cè)量問(wèn)題，首次利用基于約束的視覺系統(tǒng)完成了大尺寸薄膜充氣天線和微波可展開天線面形的精密測(cè)量，論文給出了像點(diǎn)殘余誤差和緊密度的概念，并用兩精度指標(biāo)對(duì)天線面形測(cè)量進(jìn)行了精度分