题目：光笔视觉测量关键技术研究

基于视觉测量技术的便携式三坐标测量系统是机器视觉应用的一个重要领域，也代表着坐标测量技术发展的重要方向。便携式三坐标视觉测量系统在大尺寸现场测量的应用是现代测量的发展趋势。在对国内外便携式三坐标视觉测量技术全面分析的基础上，对光笔视觉测量的关键技术进行了研究，在光笔视觉测量系统建模与设计、摄像机与双目视觉系统大视场标定、光斑视觉特征信息提取等方面完成了一些创新性的工作，在理论、方法研究的同时，设计并实现了光笔视觉测量的软硬件系统，并在不同测量范围内对系统的标定精度与测量精度进行了实验分析。论文完成的主要工作包括以下几个方面：1.研究光笔视觉测量系统的特点，对基于双目视觉系统的光笔视觉测量系统进行建模，设计并实现了系统的构建、手持式测量设备光笔的结构设计。2.研究并实现了大视场摄像机标定方法和大视场双目立体视觉系统的现场标定方法，获得了高精度的摄像机内部参数和双目视觉系统参数。3.对光笔的视觉特征信息光斑的提取进行了深入的研究，提出了光斑的分割与识别图像处理算法。4.建立了光斑的数学模型，证明了光斑中心为透视投影不变量，研究了光斑中心的图像特征，以及亚像素提取算法。5.设计了光笔光源的空间分布模式，并提出了基于光斑拓扑结构的特征标记算法，提出了基于SoftPosit的任意模式光斑识别与匹配方法。6.进行了大视场光笔视觉测量系统的标定与测量实验，在不同测量范围内对系统的标定与测量精度进行了分析。7.设计并实现了3D光笔视觉三坐标测量应用软件系统，并在中国航空工业第一集团公司北京长城测试技术研究所获得了应用。