基于約束算法的大尺寸三維視覺測量方法研究.pdf

1、大型曲面測量是大型設備制造業(yè)關鍵基礎技術，對產品的質量控制至關重要。視覺測量的非接觸、全場快速數據采集等優(yōu)點，使其在大型曲面測量領域具有廣泛的應用。本論文以提高大尺寸三維視覺測量系統(tǒng)的精度為主要研究內容，重點研究基于約束算法的大尺寸三維視覺測量方法及其它相關問題。 提出了一種基于距離約束的大尺寸三維視覺測量算法。結合視場邊緣的距離約束和描述小孔成像模型的共線方程，構建附有距離約束的目標函數，新的目標函數降低了圖像畸變對測量的影響

2、，提高了視覺測量系統(tǒng)的精度。距離控制場內的測量實驗表明，與傳統(tǒng)的束調整算法相比，新算法使系統(tǒng)的測量精度有了較大提高。 多約束算法的理論推導及實現。不同的待測對象，場景內的約束條件是不同的，為了提高基于約束算法的視覺測量系統(tǒng)的適用性，將距離約束算法擴展到共線、共面等約束中，當場景內存在某一類約束時，即可引入到測量系統(tǒng)中加以利用，提高測量系統(tǒng)的精度。 攝像機的標定工作一直是視覺測量系統(tǒng)的研究重點，本文研究了兩種標定方法：虛擬

3、網格標定法和距離約束標定法。虛擬網格標定法根據射影幾何中消隱點的性質，構建無畸變網格，依次標定主點、畸變系數和主距，其特點是獨立標定攝像機各參數，消除標定中各參數的相關性，提高標定精度。距離約束標定法則據小孔成像的特點，建立像點坐標與空間距離之間的關系模型，高精度地標定攝像機內外參數，該標定方法不受點位坐標等因素的影響，用于標定的標準桿置于測量視場四周，不會引起待測場景內的遮擋問題，靈活性較高。 利用仿射變換方法解決相近視點間大

4、尺寸場景的圖像匹配，并將之應用于曲率變化平緩的曲面測量。用誤匹配率、未匹配率和匹配正確率對仿射變換匹配方法進行了評價。實驗表明，仿射變換可解決相近拍攝站位間的圖像匹配問題。 設計基于距離約束算法的大尺寸單攝像機視覺測量系統(tǒng)，應用該系統(tǒng)解決大尺寸柔性材料面形的三維測量問題，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量，論文給出了像點殘余誤差和緊密度的概念，并用兩精度指標對天線面形測量進行了精度分