基於一維圖像序列的大尺度三維形貌動態測量新方法

《基於一維圖像序列的大尺度三維形貌動態測量新方法》是依託天津大學，由楊凌輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於一維圖像序列的大尺度三維形貌動態測量新方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊凌輝
• 依託單位：天津大學

項目摘要

鑒於三維形貌數據的完整性和全面性，三維形貌信息測量在大型裝備運行控制、故障檢測及狀態監控等領域的重要套用價值和發展前景日益凸顯。針對上述領域三維形貌測量空間尺度大、高動態、高解析度的特殊測量要求，利用感測器-被測物間高速相對運動的特點，借鑑航天領域高解析度地形地貌測繪的思想，將高速線陣CCD圖像感測器引入大尺度空間三維形貌測量。以現有三維形貌測量理論為基礎，導入以速度為代表的運動信息，通過全局時鐘同步建立一維圖像序列與相對運動姿態間的時空關係，實現測量過程中對相對位姿的實時估計。在此基礎上，深入研究基於運動信息參考的多感測器圖像序列配準融合及三維形貌實時重構算法，系統分析融合運動信息後三維形貌測量誤差傳遞規律，並搭建高速列車運行狀態監控及故障識別系統，對新方法進行現場驗證。本研究可為高鐵列車動態測量及三維狀態檢測等未來套用提供新思路、新技術。

結題摘要

本項目針對高鐵列車等大空間運動物體三維形貌測量大量程、高精度的動態測量需求，借鑑航天航空高解析度形貌測繪思想，利用感測器-被測物間不斷相對運動的特點，在現有三維視覺形貌測量理論基礎上引入相對運動位姿測量信息，從理論、算法、套用三個層面系統研究基於一維圖像序列的三維形貌動態測量方法，為列車動態測量及三維狀態檢測等未來套用提供新思路、新技術。 項目系統研究了基於一維圖像序列的三維形貌動態測量原理和方法。建立了基於線陣圖像嚴格交會的通用三維測量模型。提出了兩種線掃描相機標定方法，實現了線掃描相機現場高精度、高效率標定。研究了基於硬體加速運算的圖像配準和三維形貌重構方法，解決了密集形貌測量數據實時處理難題。系統分析了線掃描形貌感測器中結構、圖像等因素所導致的測量誤差，並進一步研究了融合運動信息後的三維形貌測量誤差傳遞規律，在最佳化感測器測量精度的基礎上實現了基於運動數據融合的動態誤差實時補償。構建了運動物體三維形貌連續測量驗證平台及移動機器人自動掃描測量驗證平台，實現了高速、高解析度的三維形貌自動測量。 依託本項目，獲得2016年度教育部技術發明一等獎（2）及天津大學沈志康獎教金資助，入選天津大學“北洋學者-青年骨幹教師計畫”。協助培養博士研究生3人（已畢業2人），碩士研究生8人（已畢業4人）；申請發明專利2項，授權專利3項；發表論文12篇，SCI檢索8篇，EI檢索3篇。