基于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱三角測(cè)量視覺(jué)傳感器的高分辨率三維信息獲取技術(shù)研究.pdf

1、信息獲取是信息科學(xué)的重要分支,是傳統(tǒng)傳感技術(shù)與其他多學(xué)科的發(fā)展與交叉融合的產(chǎn)物,表現(xiàn)為信息獲取的高精度、高速度、集成化、智能化等特性.三維信息的獲取是信息獲取的重要組成部分,研究如何獲取物體在二三維空間中表現(xiàn)出的幾何結(jié)構(gòu)和尺度信息,主要是在傳統(tǒng)的二維投影尺寸上增加深度信息,更仝面真實(shí)的表示被測(cè)物體.隨著科技水平的不斷發(fā)展,三維信息的獲取在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中體現(xiàn)出越來(lái)越重要的地位. 本文以三維信息獲取技術(shù)為主線,針對(duì)集成視覺(jué)系統(tǒng)

2、的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱三角位移傳感器(RST Rotationaly Symmetric Triangulation),從信息獲取的傳感器融合、有效性、物理極限和測(cè)量效率等角度,研究了高分辨率三維信息獲取技術(shù).主要工作包括: 1 研究了旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型激光二角位移傳感器(RST)與視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的集成.給出了傳感器的原理與設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了多傳感器在物理層上的融合. 2 研究了RST傳感器在安裝和調(diào)整時(shí)引入的系統(tǒng)誤差與補(bǔ)償技術(shù).提出了該傳感器的幾

3、何光學(xué)測(cè)量模型;重點(diǎn)研究了由于投射激光偏離旋轉(zhuǎn)軸和圖像傳感器的傾斜等因素造成系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性下降而引起的誤差因素;針對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性下降情況下的圓環(huán)缺失,提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差補(bǔ)償方法.給出了該傳感器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)位移測(cè)量的不確定度. 3 研究了RST位移測(cè)量的不確定度極限.重點(diǎn)研究了RST中的激光散斑現(xiàn)象,從散斑統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度,首次推導(dǎo)了激光散斑引起的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱三角法位移測(cè)量不確定度的極限,結(jié)果表明在光學(xué)粗糙表面上,該極限由投射激光波長(zhǎng),光

4、學(xué)系統(tǒng)入瞳對(duì)投射光斑所張的立體角,以及光學(xué)系統(tǒng)主光軸與旋轉(zhuǎn)軸的夾角確定;這一結(jié)論同樣適用于其他變形成像(anamorphic)的激光三角法. 4 基于RST的工作方式,研究了利用集成視覺(jué)系統(tǒng)的掃描移動(dòng)來(lái)獲得被測(cè)物體的低分辨率三維信息的方法.針對(duì)近景攝影測(cè)量中被測(cè)物缺乏足夠的紋理細(xì)節(jié)問(wèn)題,提出了一種基于對(duì)稱多基線圖像序列的匹配方法;利用亞象素匹配提高其精度,并獲得一個(gè)連續(xù)的三維邊緣:僅針對(duì)物體的邊緣特征進(jìn)行匹配,從而提高了三維信息