小視場雙目視覺系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為便于對工件進行現(xiàn)場手持測量，構(gòu)建一種小視場雙目視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)所用的攝像機視場較小，有效工作范圍為200mm～400mm。為獲得精度較高的測量結(jié)果，對該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究:雙目視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、雙目系統(tǒng)建模與標(biāo)定、雙目立體匹配、空間點三維重建和空間點的流動式測量。通過理論分析與實驗驗證，本文針對各關(guān)鍵技術(shù)提出的方法具有較高的穩(wěn)定性、精度和實用價值。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1、建立攝像機成像模型，分析了系

2、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則并對本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。
　　2、實現(xiàn)了雙目視覺系統(tǒng)的標(biāo)定。針對六畸變模型，分析每個參數(shù)對圖像的影響。提出一種標(biāo)定優(yōu)化方法，首先基于OpenCV的標(biāo)定方法確定初始標(biāo)定參數(shù)，進而利用直線法對六個畸變參數(shù)進行優(yōu)化，最后使用優(yōu)化后的畸變參數(shù)和OpenCV標(biāo)定的主點，以反投影誤差為目標(biāo)函數(shù)，利用LM法進行其余參數(shù)優(yōu)化。為提高標(biāo)定精度和穩(wěn)定性，推導(dǎo)出關(guān)于單應(yīng)性矩陣的兩個約束，確定如何選擇標(biāo)定姿態(tài)的三個性質(zhì)，提出一種五姿態(tài)集

3、標(biāo)定方法。
　　3、進行雙目立體匹配，提出一種基于圖像相似幾何特征的雙目立體匹配算法。首先利用外極線幾何約束算法獲得不共外極線和共外極線的初始匹配點。根據(jù)左右圖像正確的匹配點具有相似的幾何位置關(guān)系，引出最大向量角和最大角度差準(zhǔn)則。對于不共外極線的初始匹配點和共外極線的匹配點，分別利用基于更新策略的視差梯度約束與最大向量角準(zhǔn)則相結(jié)合的誤匹配剔除算法和最大角度差與最大向量角準(zhǔn)則篩選正確的匹配點，然后進一步檢驗篩選的匹配點，有效降低了傳

4、統(tǒng)外極線約束匹配算法的誤匹配率、漏匹配率。
　　4、流動式空間點測量，測量粘貼在工件上的標(biāo)記點的三維坐標(biāo)。在進行了特征點提取、雙目系統(tǒng)標(biāo)定、立體匹配后，對每次獲取的空間點進行三維重建，獲得該空間點在雙目視覺系統(tǒng)下的坐標(biāo)。首先建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，利用距離網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)各個位置下獲得的空間點進行標(biāo)記點匹配，進而可以通過手動添加新點的方法求解較準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣，將空間點轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)坐標(biāo)系下。在轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)坐標(biāo)系后，更新已有的空間點坐標(biāo)，并添加新的空間點