基于單目視覺及主動激光標記的空間曲面重構方法研究.pdf

1、計算機視覺是一門研究如何使得機器實現(xiàn)“看”功能的科學，它不僅能模擬人眼的功能，更重要的是完成人眼所不能勝任的工作。作為一門新興的學科，它既是工程領域同時也是科學領域中一個富有挑戰(zhàn)性重要研究領域，近些年來受到越來越多關注和研究。計算機視覺的研究范疇涉及光學、數(shù)學、物理學、計算機科學、生物學、信號處理學、神經(jīng)生理學和認知科學等，是一門綜合性的前沿學科，具有廣闊的應用前景。本文以單目視覺結合激光環(huán)獲取空間物體位姿為目的，進行一系列的探討和研究

2、。
　　 通過分析國內外單目視覺的研究現(xiàn)狀，闡述了本課題研究的方向并構建模型分析需要解決的問題，即邊緣提取方法、曲線擬合方法、圓錐激光環(huán)錐頂位置的求解以及如何根據(jù)圖像信息求解空間位姿方法等。由于很難獲得圓柱激光環(huán)，因此提出采用圓錐激光環(huán)結合單目視覺進行分析。
　　 圓錐激光環(huán)照射在空間任意平面上形成橢圓光斑，提出采用最小二乘橢圓擬合方法得到CCD面上光斑的橢圓方程;而激光環(huán)照射在任意空間曲面上不再是橢圓光斑，首先將CCD

3、面上的光斑邊緣曲線分為上下兩部分，再采用最小二乘多項式法分別擬合上下部分光斑，從而得到光斑的多項式。
　　 錐頂?shù)拇_定主要分為三步，首先標定兩個與CCD面平行的圓形平面，且圓形平面的中心連線與攝像機光軸平行，調整激光位置使得光源同時穿過圓形平面中心，讀取圓形平面中心的坐標值從而確定圓錐激光環(huán)錐頂?shù)膬蓚€坐標方向的值;然后再將激光環(huán)分別照射在兩個圓形平面上，采用橢圓擬合得到CCD面上的成像光斑的中心;最后結合空間直線方程確定錐頂?shù)牧?/p>

4、外一個坐標方向上的值。
　　 確定空間位姿首先需要標定一個與CCD面平行的空間平面，利用攝像機成像和空間直線方程得到該平面上光斑邊緣數(shù)據(jù)。然后在光斑邊緣上選取一點M,結合攝像機焦點和圓錐激光環(huán)的錐頂三個點構造平面，該平面與CCD面上物體的成像光斑相交，得到特征點，并連接攝相機焦點構建一條直線，再連接錐頂點和M點，構建另一條直線，解出這兩條空間直線的交點，就是空間物體上的點。依次在光斑邊緣上取點并分析然后再移動激光環(huán)位置分析，即得