《大尺寸表面三維形貌視覺測量研究》是依託北京航空航天大學，由魏新國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大尺寸表面三維形貌視覺測量研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：魏新國
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大尺寸表面三維形貌的測量是現代逆向工程和產品數位化設計及製造的基礎支撐技術，是我國目前大飛機設計與製造所亟需解決的關鍵技術,在許多行業有著廣泛套用。視覺測量作為重要的高精度非接觸測量手段，在大尺寸表面三維形貌測量領域受到廣泛關注。本項目圍繞大尺寸表面三維形貌視覺測量，從理論方法、測量原理及關鍵技術等方面展開系統深入研究，主要研究內容為：基於雙目立體視覺原理和以靶標為中介的測量模式，建立大尺寸表面三維視覺測量模型；提出全局統一方法，通過中介靶標進行局部三維掃描數據到全局坐標系的轉換，無須貼上標記點，不依賴運動平台；提出基於一維靶標的大視場雙目視覺感測器現場標定方法，無運動約束，操作簡單且效率高；建立大尺寸表面三維形貌視覺測量系統樣機。本項目將突破大尺寸表面三維形貌視覺測量中的基礎理論和關鍵技術，為大尺寸表面三維形貌視覺測量提供有效的技術途徑和檢測手段，進一步推動視覺技術的廣泛套用和迅速發展。
結題摘要
視覺測量作為重要的高精度非接觸測量手段，在大尺寸表面三維形貌測量領域受到廣泛關注。本項目圍繞大尺寸表面三維形貌視覺測量，從理論方法、測量原理及關鍵技術等方面展開了系統深入的研究，完成主要工作和成果如下：①針對大視場視覺測量套用，提出了一種基於無約束雙一維靶標的攝像機參數標定方法，多次拍攝任意擺放的兩根一維靶標的圖像，利用其空間夾角維持不變的約束，通過線性解和非線性最佳化相結合的方法求取攝像機的全部參數。②提出了一種基於同心圓合成圖像匹配的雙目視覺系統標定方法。根據攝像機模型與已知同心圓在靶標坐標繫上的位置關係，構造合成圖像，將合成圖像與觀測圖像進行相似度匹配。匹配函式作為最佳化目標函式之一，與距離約束和極線約束共同構成總體最佳化函式,通過最佳化求解雙目視覺系統的參數。③提出一種基於平面圓靶標的全局統一方法，以平面圓靶標為中介，將局部測量測量數據全局統一到全局坐標系下，通過實物實驗驗證，該方法在遮擋情況下明顯優於平面方格靶標法，適合於在複雜現場下套用。④研究了基於全局攝像機的全局統一方法，採用兩台高解析度數位相機建立全局坐標系，基於Screw理論進行全局統一矩陣的求解，從而實現了局部測量數據的全局統一。⑤研究了大尺寸表面三維形貌視覺測量中光條、角點、圓形光斑、圓及橢圓圖像特徵的快速高精度提取方法，研究了形心法提取同心圓特徵點、橢圓的亞像素提取及三維重建方法。⑥搭建了大尺寸表面三維形貌視覺測量系統樣機，完成大尺寸表面三維形貌視覺測量軟體的設計，並利用飛彈模型進行了實物實驗。實驗結果表明，在10m範圍內實現0.344 mm的測量精度，達到預期目標。本項目按照計畫完成了全部研究內容，所取得的研究成果對於推動大尺寸表面三維形貌視覺測量技術的發展和套用具有重要意義。
