基于單目視覺的微位移精確測量方法研究.pdf

1、隨著機(jī)器視覺技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光電技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，視覺測量技術(shù)得到了飛速的發(fā)展與應(yīng)用。單目視覺測量作為一種非接觸性的視覺測量方法，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)有著重要的應(yīng)用。本文利用單目視覺與激光點(diǎn)復(fù)合進(jìn)行測量，獲取深度信息，此方法具有系統(tǒng)簡約、無需在被測物體上設(shè)置被動標(biāo)記、無需攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文首先介紹了小孔成像模型與透鏡成像模型，分別分析了一般情況下的基于小孔成像與激光點(diǎn)復(fù)合的測量模型和基于透鏡成像與

2、激光點(diǎn)復(fù)合的測量模型。針對基于小孔成像與激光點(diǎn)復(fù)合的測量模型在微位移測量時(shí)，精度不高的問題，采用基于透鏡成像與激光點(diǎn)復(fù)合的測量模型。此模型采用透鏡成像原理，在像距等于兩倍的焦距鄰域附近，當(dāng)物距有微小變化，激光點(diǎn)在CCD上的斑點(diǎn)圖像位置變化明顯，能夠提高測量精度。
　　由CCD相機(jī)獲取激光點(diǎn)圖像時(shí)，需要先對圖像進(jìn)行預(yù)處理，包含灰度處理，濾波處理、閾值分割和獲取激光輪廓。激光點(diǎn)的中心位置對測量精度有著重要的影響，本文研究了不同的被測物

3、體對閾值的影響，不同的閾值、開機(jī)工作時(shí)間、非激光光斑輪廓與光斑輪廓邊緣奇異點(diǎn)對激光中心位置的影響;分析了非激光光斑輪廓與輪廓邊緣奇異點(diǎn)產(chǎn)生的原因，提出了非激光光斑與輪廓邊緣奇異點(diǎn)的去除方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提方法的可行性。
　　根據(jù)測量模型中各個(gè)元器件之間的位置約束關(guān)系，設(shè)計(jì)了一種測量裝置，分別對測量裝置中的CCD相機(jī)、激光器、鏡頭、直線電機(jī)、物理基點(diǎn)、驅(qū)動器、鏡頭支架等零部件進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。采用VS2010作為軟件開發(fā)平臺，選用面

4、向?qū)ο蟮腃++語言作為開發(fā)語言，根據(jù)界面設(shè)計(jì)原則與測量系統(tǒng)的要求，利用MFC與OpenCV相結(jié)合設(shè)計(jì)出單目視覺與激光點(diǎn)復(fù)合測量的界面。
　　最后建立了實(shí)驗(yàn)平臺，主要由三坐標(biāo)測量機(jī)、六自由度位姿調(diào)節(jié)平臺、測量裝置、百分表等組成。首先利用三坐標(biāo)測量機(jī)獲得被測物體與物理基點(diǎn)之間的距離，利用圖像處理技術(shù)獲得激光光斑的中心位置，建立一一對應(yīng)關(guān)系，然后多次移動被測物體，在每個(gè)位置獲取CCD中激光點(diǎn)的中心位置，得到多組數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，再根據(jù)