题目：非接触型面测量及在曲面数模反求中的应用研究

随着计算机和光学传感器技术的发展，三维非接触测量技术在航空航天工业领域里得到了快速发展和应用。同传统的机械接触式测量机相比，光学三维非接触测量技术通过从二维图像中恢复物体的三维信息，具有测量点数据密集、无破坏性、速度快、自动化程度高等特点。通过相应的拼接技术，还能够实现大型工件的型面测量，而且能够安装在生产设备上，实现在线测量，被公认为是很有前途的三维型面测量方法。本文基于光学三维非接触测量系统，对钣金件的形状测量技术和测量数据的处理技术进行了深入的研究，其主要研究工作有以下四个方面：1.认真总结和分析了现有的工作基础和问题，结合近期国内外在该领域的最新研究进展情况，制定了能保证工作连续性和充分利用已有成果的研究内容和方案。针对现有光学测量系统平台Windows 2000，其系统平台比较落后，将其升级为 Windows XP以便于光学三维型面测量以及测量应用软件更好操作和使用；2．在光学测量中的光栅黑白条纹图像进行处理中，针对采集到的图像都会存在噪声或灰度不均等问题，对拍摄到的黑白条纹图像进行了二值化处理，提出一种基于参考图像比较的二值化方法，减少了噪声对阈值选择的影响，保证了特征提取的精度。而且在综合了各种边缘提取的方法的基础上，提出了图像扫描比较边缘提取法，该方法通过对图像的整体进行按行或列进行扫描，对于边缘像素点的灰度值具有突变现象，从而可以确定图像的边缘位置，为后续的立体匹配打下好的基础。3．在点云数据的预处理方法的研究中，针对海量点云影响处理速度的原因，提出了基于曲率阈值的平均点距法，在点云精简的精度、简度和速度上取得了一个较好的平衡。而在散乱点云的分割技术方面，提出了基于曲率和角度阈值的轮廓识别的分割方法，对散乱点云实现了自动分割，具有一定的实用性；针对现场测量需要，采用Visual C++ 开发了简单实用的被测点云数据快速浏览程序，调用OpenGL三维图形库，对被测件形状的三维坐标进行实时输出显示；4．在曲面重构技术和模型误差分析中，为了提高曲面重构的精度，本文探讨了两种主要的曲面重构方法，即基于曲线的模型重建和基于曲面的直接拟合，分析了两种方法中的关键技术，而且分别使用Imageware和Geomagic软件对测量的实际点云数据进行了曲面重构，同时对重构结果进行了分析。针对模型精度需要解决的三个问题进行了分析，建立了误差模型，对曲面重构精度进行分析和评价。