發(fā)布時間：2018-06-30 17:26

  本文選題：視覺測量 + 編碼標(biāo)志點　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：計算機(jī)視覺測量技術(shù)作為一種非接觸式測量技術(shù),可以完成多目標(biāo)、多運動參數(shù)的實時在線測量,已經(jīng)顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。在基于計算機(jī)視覺的三維運動測量中,使用兩臺或多臺(2)高速攝像機(jī)的三維運動立體視覺測量技術(shù)較單個攝像機(jī)具有更高的測量精度與穩(wěn)定性,得到了更多的實際應(yīng)用。本文在現(xiàn)有運動視覺測量理論基礎(chǔ)上,研究了基于編碼特征的三維運動立體視覺測量方法,以提高測量精度為目的,對編碼特征的高精度識別及定位、立體視覺測量攝像機(jī)高精度標(biāo)定及立體視覺位姿估計等問題進(jìn)行了研究。為了能準(zhǔn)確地定位并識別出編碼標(biāo)志點,提出了基于特征化的形態(tài)學(xué)標(biāo)志點識別算法,來提高算法的實用性和復(fù)雜環(huán)境情況下的識別率。將數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算子應(yīng)用于編碼標(biāo)識點的識別中,通過形態(tài)學(xué)運算提取到編碼標(biāo)志區(qū)域邊界,利用聚類及多約束條件對標(biāo)志點圖像進(jìn)行去噪,最后根據(jù)所提出的標(biāo)志點特征向量準(zhǔn)確的識別出編碼標(biāo)志點的唯一身份信息。針對視覺測量中圓形標(biāo)志點中心定位問題,以攝像機(jī)成像的透視投影變換以及空間解析幾何理論為基礎(chǔ),提出了一種基于改進(jìn)Zernike矩的圓形標(biāo)記中心高精度定位算法。對空間圓透視投影變換產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析并給出相關(guān)基本原理,利用構(gòu)造出的Zernike矩求解模型分析矩模板和理想模型產(chǎn)生的原理偏差,提出修正公式對其進(jìn)行補(bǔ)償,采用改進(jìn)的邊緣判據(jù)來對圖像邊緣進(jìn)行亞像素定位。利用最小二乘橢圓擬合算法擬合圓心,反求邊緣點,濾除殘差較大的點,再對橢圓中心進(jìn)行精確定位,從而實現(xiàn)圓形特征目標(biāo)點的高精度定位。對三維運動立體視覺測量中的攝像機(jī)高精度標(biāo)定問題進(jìn)行了研究。提出了一種基于十字靶標(biāo)的立體視覺測量攝像機(jī)高精度標(biāo)定方法。首先采用多視圖幾何約束和光束平差優(yōu)化精確獲得兩攝像機(jī)內(nèi)、外參數(shù);然后引入攝像機(jī)間的固定相對關(guān)系約束,對傳統(tǒng)光束平差法方程構(gòu)造過程進(jìn)行了改進(jìn),使每次迭代過程中只需對拍攝的兩幅圖像中一個攝像機(jī)的外參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,更好地將兩個攝像機(jī)綁定為一個攝像機(jī),并且有效增加平差系統(tǒng)的多余觀測數(shù),使優(yōu)化精度更高,同時法化矩陣的維數(shù)比傳統(tǒng)算法降低了一半;最后利用靶標(biāo)重投影坐標(biāo)與原始靶標(biāo)坐標(biāo)之間的關(guān)系構(gòu)造一個誤差補(bǔ)償矩陣,修正立體視覺測量攝像機(jī)姿態(tài)矩陣,提高立體視覺測量攝像機(jī)標(biāo)定精度。對基于特征點的三維運動立體視覺位姿估計問題進(jìn)行研究。當(dāng)前的多點迭代方法都是假設(shè)特征點測量誤差均勻分布,然而在實際測量過程中,測量誤差往往是各向異性且非獨立同分布的。因此,本文提出一種基于特征測量誤差加權(quán)的廣義正交迭代(GOI)位姿估計方法。利用協(xié)方差矩陣描述特征點方向不確定性,將特征點測量誤差的不確定性融入到新目標(biāo)函數(shù)中并建立符合實際應(yīng)用的目標(biāo)函數(shù),使該方法可以適應(yīng)于特征點測量誤差具有不同程度的方向不確定性情況。擴(kuò)展到立體視覺中,能夠組合多個攝像機(jī)來擴(kuò)寬系統(tǒng)的視野,而且還可以利用冗余測量信息來增強(qiáng)系統(tǒng)對噪聲的魯棒性。為了對三維運動立體視覺測量系統(tǒng)設(shè)計提供理論指導(dǎo),從影響系統(tǒng)測量精度的因素入手,對攝像機(jī)布局結(jié)構(gòu)和三維重構(gòu)誤差進(jìn)行分析,給出測量系統(tǒng)誤差計算公式。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計三維運動立體視覺測量系統(tǒng),并通過測試實驗對測量系統(tǒng)精度進(jìn)行驗證,來證明本文所提方法的正確性及測量系統(tǒng)的可靠性。測試結(jié)果表明本文三維運動立體視覺測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)三維運動的高精度測量。
[Abstract]:In order to accurately locate and identify coding mark points , a new method of 3D motion stereo vision measurement based on feature is proposed to improve the accuracy and stability of camera . A three - dimensional motion stereo vision measuring system is designed according to the results of the analysis , and the accuracy of the measuring system is verified by the test experiment . The test results show that the three - dimensional motion stereo vision measuring system can realize the high - precision measurement of the three - dimensional motion of the target .
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2086283