《基於機器視覺的索纜六自由度位移測量方法研究》是依託福州大學，由吳麗君擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於機器視覺的索纜六自由度位移測量方法研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳麗君
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
位移是研究索纜動力學行為的重要參量。機器視覺可提供高效且經濟的位移測量方案。索纜扭轉導致的遮擋問題以及現場難以安裝系統標定所需的標定物等情況，給機器視覺系統的套用提出了挑戰。本項目提出藉助帶編碼的筒狀標誌物，視覺系統可實現對索纜待測點的持續跟蹤；研製有一定抗噪能力的編碼標誌物以提高圖像質量；結合亞像素定位算法、標誌物模型信息及智慧型算法，研究小目標模糊圖像上特徵點的高精度定位方法；探索基於運動柔性體上稀疏特徵點的攝像機線上標定方法，採用分步方式來實現高精度、靈活的雙攝像機系統標定，並結合群智慧型算法以最佳化標定精度；實現特徵點三維空間坐標的高精度重構；基於剛體變換及歐拉角理論，建立標誌物上特徵點的三維位移與待測點六自由度（6DOF）位移之間的轉換模型，研究存在噪聲時的非線性尋優法，實現6DOF位移測量；研製出完成原理樣機。有望簡化位移監測實驗，提高精度，為索纜力學行為及運動控制研究奠定實驗基礎。
結題摘要
機器視覺可提供高效且經濟的位移測量方案，但索纜扭轉導致的遮擋問題以及套用現場難以安裝標定相機系統所需的二維標定物等情況，給機器視覺系統在索纜扭轉位移測量上的套用提出了挑戰。本項目研究了基於機器視覺的扭轉位移測量方法的可行性。具體地，本項目系統研究實現了特徵點的二維編碼的自動編碼方法、帶編碼筒狀標誌物的自動檢測、基於帶編碼的筒狀標誌物對旋轉運動待測點的持續跟蹤，研究了特徵點的自動檢測方法，實現了基於一維線性標誌物的攝像機標定方法，並結合群智慧型算法、參數更新及歸一化方法大幅提升了相機一維標定的精度；實現了特徵點三維空間坐標的高精度重構；基於差分演化的方式對特徵點進行圓柱擬合，並基於剛體變換及歐拉角分解理論，建立標誌物上特徵點的三維位移與待測點六自由度位移之間的轉換模型，初步獲得了平動及扭轉位移信息。依託本課題，共培養碩士研究生11名，以第一作者或通信作者身份發表論文8篇，其中SCI一區論文3篇，申請發明專利5項。本研究工作獲專家同行認可，獲得在國家自然科學基金委的“第一屆土木工程青年論壇”上做口頭報告的交流機會。
