● 摘要
针对三维测量的大量程和高精度测量问题，研究了相关的关键技术，提出了一种新型双目视觉检测系统。该系统通过向被测物投射间距可变的光栅条纹，将不同曲率的被测表面进行相位编码,由相位匹配得到被测物稠密的立体匹配点云，由标定出的摄像机的内外参数检测出被测物的精确三维坐标。利用步进电机控制传感器运动，采用四元素法，实现了大型物体的三维拼接。结合路径规划算法，依据待测物的三维形貌特点，选取最佳扫描路径，实现了大型物件的自动三维检测。本文的主要研究内容和工作包括以下几个方面：1 介绍了大视场双目视觉检测系统的软硬件组成和相关理论知识。2 系统阐述了摄像机标定、特征点提取、对应点匹配、三维重建等双目视觉检测系统中的关键技术。重点研究了Zhang标定法。该标定法的特点是只需要2D的平面靶标，并且只要求拍摄到标定块在任意3个不同位置时的图象即可求解出摄像机的全部内外参数，操作简单，具有较高的精度。3 针对大视场三维检测，研究和实现了两种三维拼接方法，一种是基于最小二乘法的，一种是四元素法。对以上两种方法进行了对比，分别指出了各自的优缺点。4 实现了传感器扫描路径最小化算法。该路径规划算法根据被测物的特点调整传感器的拍摄姿态，保证了传感器的测量精度；同时，该算法能够使传感器在最短的行程下完成对整个大型物件的扫描，从而减少测量的次数，提高了系统检测的效率。5 完成了大视场三维检测系统的软件集成开发。该系统的主要功能有：左右相机对应点匹配、三维点云计算、三维数据拼接、深度图像分割、传感器扫描路径规划、步进电机控制等。