● 摘要
多视觉测量系统具有测量非接触,动态响应快,测量精度高的特点,在工业检测系统、视觉导航等领域有着广泛的应用。多视觉测量系统标定技术作为视觉测量领域的一项关键技术,主要包含摄像机内部参数标定和全局标定。在工业现场环境中,多视觉测量系统标定过程通常会受到杂光、视场遮挡等干扰,同时对操作空间、时间有严格的要求,如何消除复杂环境对标定过程的影响,提高标定结果精度,是多视觉测量系统在工业应用中亟待解决的问题。
论文围绕复杂环境下多视觉测量系统标定技术展开研究,借助球形靶标实现测量系统标定,在摄像机内部参数和多视觉测量系统全局标定方法研究,复杂环境下图像特征提取方法研究等方面取得进展。论文的主要内容包括:
1、分析了多视觉测量系统标定技术的国内外研究现状和重要意义。建立球形靶标投影模型,对投影模型的几何性质进行了分析。研究了图像中球心投影点和轮廓曲线的提取方法,通过仿真实验对特征提取算法的精度和稳定性进行了分析。
2、通过研究工业现场标定图片的特点,在标定算法中加入了亮度补偿和区域分割等图像预处理算法,缩小了目标的搜索范围,提高了标定图像的特征提取速度,通过特征点连接和Hough变换法提取完整的投影轮廓曲线,提高了特征提取的精度。
3、建立了球投影与绝对二次曲线投影关系方程(IS-IAC)并对其几何意义进行了分析,研究了基于IS-IAC方程的摄像机内部参数标定算法。为了提高标定精度,引入了畸变模型,提出了基于球投影模型几何性质的内部参数标定方法和基于球心点定位的全局标定方法,通过仿真实验分析了影响标定精度的主要因素。
4、完成专用球形靶标的制作,在实验室和工业现场环境下进行了实物标定实验,标定结果和平面靶标方法进行比较。实验结果表明,本文方法的标定结果重投影误差小于0.08mm,能够达到与平面方格靶标标定结果相同的精度等级,同时能够适应工业现场的复杂环境。
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