大尺寸曲面視覺測量方法與系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，大尺寸曲面在汽車工業(yè)、船舶、航天器外形等方面得到廣泛的應(yīng)用。研究大尺寸曲面的測量方法對保證國家重大裝備的順利研制和生產(chǎn)具有重要意義。本文分析國內(nèi)外三維測量方法及系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，提出一種用于大尺寸曲面的單目視覺輔助靶標(biāo)測量方法。
　　本課題的主要內(nèi)容如下：
　　1.研究大尺寸曲面單目視覺的測量理論。首先建立測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)解算。然后在攝像機(jī)的有效測量區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)站測量，通過求解帶有約束條件的優(yōu)化目標(biāo)

2、函數(shù)得到最優(yōu)轉(zhuǎn)站矩陣從而進(jìn)行數(shù)據(jù)空間拼接。最后推導(dǎo)出被測點(diǎn)的坐標(biāo)解算公式，實(shí)現(xiàn)對大尺寸曲面的完整測量。
　　2.給出單目視覺輔助靶標(biāo)測量中圖像處理技術(shù)的過程及實(shí)際處理結(jié)果。首先對圖像進(jìn)行高斯平滑濾波和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)圖像增強(qiáng)，用迭代閾值法和基于幾何形狀的特征提取來進(jìn)行圓形標(biāo)志點(diǎn)圖像的獲取，然后根據(jù) Canny邊緣提取和最小二乘橢圓擬合算法求取標(biāo)志點(diǎn)光斑中心的精確坐標(biāo)，最后提出基于橢圓誤差評定的改進(jìn)算法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)后算法的穩(wěn)定性和

3、準(zhǔn)確性。
　　3.對影響單目視覺大尺寸曲面測量的誤差進(jìn)行分析。首先分析硬件對精度的影響，接著求解標(biāo)志點(diǎn)中心的偏移量得到標(biāo)志點(diǎn)在像平面上的精確坐標(biāo)，然后以不共面點(diǎn)與靶標(biāo)平面的偏離程度為目標(biāo)對標(biāo)志點(diǎn)不共面所引起的誤差進(jìn)行修正；研究景深的形成，分別推導(dǎo)景深與有彌散圓影響的標(biāo)志點(diǎn)中心像素坐標(biāo)值的關(guān)系、景深與標(biāo)志點(diǎn)中心理想像素坐標(biāo)值的標(biāo)定關(guān)系，采用樣條差樣方法對有景深影響的像素坐標(biāo)進(jìn)行誤差修正；最后對測頭半徑補(bǔ)償誤差進(jìn)行了分析闡述。