基于單目視覺(jué)及主動(dòng)激光標(biāo)記的空間曲面重構(gòu)方法研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一門(mén)研究如何使得機(jī)器實(shí)現(xiàn)“看”功能的科學(xué)，它不僅能模擬人眼的功能，更重要的是完成人眼所不能勝任的工作。作為一門(mén)新興的學(xué)科，它既是工程領(lǐng)域同時(shí)也是科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)富有挑戰(zhàn)性重要研究領(lǐng)域，近些年來(lái)受到越來(lái)越多關(guān)注和研究。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究范疇涉及光學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、信號(hào)處理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等，是一門(mén)綜合性的前沿學(xué)科，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以單目視覺(jué)結(jié)合激光環(huán)獲取空間物體位姿為目的，進(jìn)行一系列的探討和研究

2、。
　　 通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外單目視覺(jué)的研究現(xiàn)狀，闡述了本課題研究的方向并構(gòu)建模型分析需要解決的問(wèn)題，即邊緣提取方法、曲線擬合方法、圓錐激光環(huán)錐頂位置的求解以及如何根據(jù)圖像信息求解空間位姿方法等。由于很難獲得圓柱激光環(huán)，因此提出采用圓錐激光環(huán)結(jié)合單目視覺(jué)進(jìn)行分析。
　　 圓錐激光環(huán)照射在空間任意平面上形成橢圓光斑，提出采用最小二乘橢圓擬合方法得到CCD面上光斑的橢圓方程;而激光環(huán)照射在任意空間曲面上不再是橢圓光斑，首先將CCD

3、面上的光斑邊緣曲線分為上下兩部分，再采用最小二乘多項(xiàng)式法分別擬合上下部分光斑，從而得到光斑的多項(xiàng)式。
　　 錐頂?shù)拇_定主要分為三步，首先標(biāo)定兩個(gè)與CCD面平行的圓形平面，且圓形平面的中心連線與攝像機(jī)光軸平行，調(diào)整激光位置使得光源同時(shí)穿過(guò)圓形平面中心，讀取圓形平面中心的坐標(biāo)值從而確定圓錐激光環(huán)錐頂?shù)膬蓚€(gè)坐標(biāo)方向的值;然后再將激光環(huán)分別照射在兩個(gè)圓形平面上，采用橢圓擬合得到CCD面上的成像光斑的中心;最后結(jié)合空間直線方程確定錐頂?shù)牧?/p>

4、外一個(gè)坐標(biāo)方向上的值。
　　 確定空間位姿首先需要標(biāo)定一個(gè)與CCD面平行的空間平面，利用攝像機(jī)成像和空間直線方程得到該平面上光斑邊緣數(shù)據(jù)。然后在光斑邊緣上選取一點(diǎn)M,結(jié)合攝像機(jī)焦點(diǎn)和圓錐激光環(huán)的錐頂三個(gè)點(diǎn)構(gòu)造平面，該平面與CCD面上物體的成像光斑相交，得到特征點(diǎn)，并連接攝相機(jī)焦點(diǎn)構(gòu)建一條直線，再連接錐頂點(diǎn)和M點(diǎn)，構(gòu)建另一條直線，解出這兩條空間直線的交點(diǎn)，就是空間物體上的點(diǎn)。依次在光斑邊緣上取點(diǎn)并分析然后再移動(dòng)激光環(huán)位置分析，即得