激光視覺三維測量及其標定技術(shù)的研究.pdf

1、三維視覺測量是集光、機、電和計算機技術(shù)于一體的高新技術(shù)，它的重要意義在于能夠?qū)嵨锏牧Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供方便、快捷和準確測量手段。本文以逆向工程及工業(yè)檢測為應(yīng)用背景，為了更加準確和快速地采集物體表面三維數(shù)字化模型，對激光視覺三維測量系統(tǒng)及其標定技術(shù)進行了深入的研究。 本文首先對三維測量方法進行了概述，分析了各類方法的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上主要研究了基于計算機視覺及光學三角原理的線結(jié)構(gòu)光視覺測

2、量方法。并對線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的硬件結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，給出了設(shè)計原理及設(shè)備的配置，接著提出了結(jié)構(gòu)調(diào)整方案，并對由安裝結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的測量誤差進行了分析。 標定方法是線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文在分析、比較各種視覺模型及標定方法的基礎(chǔ)上，最終采用考慮鏡頭畸變因素的針孔攝像機模型作為線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的視覺模型。標定方法主要包括標定點的獲取方法及傳感器模型參數(shù)求解方法，本文在分析Tsai兩步法求解模型參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了新的標

3、定方法，通過特殊設(shè)計的標靶及六自由度機械手臂來獲取激光平面上的特征點作為標定點，通過本文提出的采用線性求解內(nèi)參數(shù)的兩步法完成參數(shù)求解，該方法快速簡單，提高了標定效率。 本文通過實驗數(shù)據(jù)對兩步法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及本文所提標定方法進行了比較，并對不同方法的特點進行了分析。通過對標準件的掃描及誤差計算證明了本文所提方法的可行性與可靠性，測量精度優(yōu)于0.05mm，實現(xiàn)了實物模型數(shù)字化的目的。最后還對影響三維掃描精度的各個因素進行了理論