《基於標誌點的流動式視覺自定位掃描測量技術研究》是依託中國海洋大學，由解則曉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於標誌點的流動式視覺自定位掃描測量技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：解則曉
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
對產品原型的三維測量是逆向工程中的首要環節，目前常用的基於雷射三角法的掃描測量依賴於三維運動機構，基於光柵投影的測量方式要進行分片測量，然後再進行數據拼接，拼接過程操作複雜且易產生拼接誤差。因此，目前對大型工件的現場測量尚無有效手段，基於此本課題提出一種基於標誌點的視覺自定位掃描測量方式，以工件上的反游標記點為定位基準，利用雙目立體視覺系統同時獲取反游標記點和雷射光條圖像，根據雙目視覺模型確定標記點和雷射光條上的點在感測器坐標系下的三維數據；利用第一次所獲取的標記點建立工件坐標系，將感測器坐標系變換到工件坐標系中，通過建立已確定的反游標記點和當前圖像中的標記點的匹配關係，不斷將感測器坐標系中的線結構光測量數據轉換到工件坐標系中。本課題的意義在於解決了大型物體的現場測量問題，該方法同樣可用於中小尺寸的工件測量。其中的線結構游標定方法，以及標記點的匹配方法對本領域的相關研究均具有指導意義。
結題摘要
為解決大尺寸工件的三維外形輪廓現場測量問題，構建了一種流動式三維掃描測量系統。該系統主要包含雙目視覺系統和線結構光系統，雙目視覺系統對該流動式掃描測量系統進行定位，線結構光系統用來獲取物體輪廓信息。為了對該系統定位，將得到的物體輪廓信息轉換到同一個基準下，需要建立一個統一坐標系。因此在測量物體之前，首先將圓形標記點任意的貼在被測物體表面，利用Tritop技術預先獲取工件上標記點的三維坐標，構成工件坐標系下的已知標記點。然後對雙目視覺系統及線結構光系統進行標定，確定系統模型的參數。測量物體時，通過雙目視覺系統得到的標記點與坐標系下已知標記點的匹配，完成對系統的實時定位，將線結構光系統每次得到的雷射數據轉移到工件坐標系下。本項目的關鍵技術如下：1.圖像中圓形標記點的提取。無論系統標定還是測量過程，圓形標記點的提取都是關鍵。同時為了滿足動態測量的實時性，本項目採用隔行隔列的方式掃描圖像，對圓形標記點近似定位；然後在此近似區域內搜尋得到像素邊緣點，進而細化到亞像素邊緣，最後通過擬合橢圓的方式得到圓形標記點的圓心位置。2.系統模型的標定。系統模型的標定是關鍵點也是難點。測量過程中系統與被測物體的相對位姿是任意的，標定過程中如果沒有包含測量所需的基本位姿，容易導致標定結果的片面性。為此，本項目提出了16步標定法，即拍攝16種相對位姿下的靶標，基本涵蓋了測量時的所有情況，標定的結果也比較理想。3.感測器得到的標記點與已知標記點的匹配。這是將雷射數據轉到工件坐標系下的關鍵一步。本文提出的利用標記點之間的距離關係建立距離網路來匹配標記點的方法。由於標記點是手工任意貼在工件上的，所以在工件坐標系中有且只有一個距離網路與感測器坐標系中的距離網路對應。經多次實驗驗證，本系統的匹配過程中沒有出現過匹配錯誤的情況，正確率為100%。 本重要結果包括：1、橢圓標記點的提取方法，雷射光條圖像處理方法；2、雙目立體匹配方法，攝像機標定過程的姿態選擇；3、線結構光的建模與標定4、標記點的匹配方法。本項目的科學意義在於解決了大型物體的現場測量問題，而且不受測量空間和測量尺寸的限制，可廣泛用於航空航天，造船和汽車等製造行業。其中的橢圓標記點的中心提取方法，雙目立體匹配和攝像機標定姿態的選擇，線結構游標定方法，以及標記點的匹配方法對視覺測量及相關領域均具有指導意義。
