光筆式單目視覺測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了實(shí)現(xiàn)車間現(xiàn)場大尺寸部件的實(shí)時(shí)測量，本文建立了一種光筆式單目視覺測量系統(tǒng)。利用光刻工藝設(shè)計(jì)制作了一種新型光筆，針對(duì)光筆上的特征點(diǎn)成像中心坐標(biāo)的提取，本文中應(yīng)用了亞像素邊緣提取擬合橢圓的方法。根據(jù)光筆特征點(diǎn)的位置分布特征，應(yīng)用一種圖像識(shí)別的算法，使光筆特征點(diǎn)的像面坐標(biāo)和在光筆坐標(biāo)系下的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)起來。針對(duì)本系統(tǒng)所用鏡頭畸變不規(guī)則的特點(diǎn)，提出了一種網(wǎng)格補(bǔ)償法。
　　根據(jù)近景攝影測量學(xué)后方交會(huì)的基本原理，建立了光筆坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之

2、間的轉(zhuǎn)換模型。同時(shí)基于轉(zhuǎn)換模型提出了一種優(yōu)化相機(jī)的焦距和筆尖在光筆坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)的具有較高的測量精度，一定程度上滿足了實(shí)際測量的需求。本文研究的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　1、設(shè)計(jì)制作了一種新型光筆。利用光刻工藝制作了新光筆，使得光筆相鄰特征點(diǎn)中心間的距離和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)尺寸相比誤差為1微米。同時(shí)根據(jù)光筆上亮圓的分布特征建立了光筆坐標(biāo)系，應(yīng)用一種識(shí)別算法使光筆特征點(diǎn)的像面坐標(biāo)和光筆坐標(biāo)系下的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)起來

3、。
　　2、提出并應(yīng)用一種網(wǎng)格補(bǔ)償畸變的方法，對(duì)鏡頭的畸變進(jìn)行了補(bǔ)償。首先建立了以靶標(biāo)點(diǎn)的理想像面坐標(biāo)和實(shí)際成像坐標(biāo)組成的模板數(shù)據(jù)庫。然后根據(jù)待補(bǔ)償點(diǎn)在模板數(shù)據(jù)庫中的定位，利用周圍的點(diǎn)作為基點(diǎn)，根據(jù)距離的遠(yuǎn)近作為補(bǔ)償?shù)臋?quán)值，對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行畸變補(bǔ)償。
　　3、提取目標(biāo)特征點(diǎn)。本文根據(jù)亮圓成像邊緣灰度差分布符合高斯分布的規(guī)律，首先提取邊緣的亞像素點(diǎn)，然后進(jìn)行橢圓擬合提取目標(biāo)點(diǎn)的中心坐標(biāo)。
　　4、基于近景攝影測量學(xué)中的單像空

4、間后方交會(huì)原理，建立了光筆坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過最小二乘平差法循環(huán)迭代求解最優(yōu)的單像空間外方位元素，從而確定了轉(zhuǎn)換模型基本參數(shù)。
　　5、分析了攝像機(jī)焦距對(duì)光筆式單目視覺測量系統(tǒng)結(jié)果的影響，并用優(yōu)化算法確定了相對(duì)準(zhǔn)確的焦距和光筆測頭在光筆坐標(biāo)系下的位置。
　　本文的創(chuàng)新之處在于利用光刻工藝制作了一種新型光筆，同時(shí)建立了光筆坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換模型，最后在轉(zhuǎn)換模型的基礎(chǔ)之上，提出了一種優(yōu)化相機(jī)焦距和