發(fā)布時(shí)間：2018-06-30 17:26

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

【摘要】：計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)作為一種非接觸式測(cè)量技術(shù),可以完成多目標(biāo)、多運(yùn)動(dòng)參數(shù)的實(shí)時(shí)在線測(cè)量,已經(jīng)顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。在基于計(jì)算機(jī)視覺的三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量中,使用兩臺(tái)或多臺(tái)(2)高速攝像機(jī)的三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量技術(shù)較單個(gè)攝像機(jī)具有更高的測(cè)量精度與穩(wěn)定性,得到了更多的實(shí)際應(yīng)用。本文在現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)視覺測(cè)量理論基礎(chǔ)上,研究了基于編碼特征的三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量方法,以提高測(cè)量精度為目的,對(duì)編碼特征的高精度識(shí)別及定位、立體視覺測(cè)量攝像機(jī)高精度標(biāo)定及立體視覺位姿估計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了研究。為了能準(zhǔn)確地定位并識(shí)別出編碼標(biāo)志點(diǎn),提出了基于特征化的形態(tài)學(xué)標(biāo)志點(diǎn)識(shí)別算法,來(lái)提高算法的實(shí)用性和復(fù)雜環(huán)境情況下的識(shí)別率。將數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算子應(yīng)用于編碼標(biāo)識(shí)點(diǎn)的識(shí)別中,通過(guò)形態(tài)學(xué)運(yùn)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(duì)標(biāo)志點(diǎn)圖像進(jìn)行去噪,最后根據(jù)所提出的標(biāo)志點(diǎn)特征向量準(zhǔn)確的識(shí)別出編碼標(biāo)志點(diǎn)的唯一身份信息。針對(duì)視覺測(cè)量中圓形標(biāo)志點(diǎn)中心定位問(wèn)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(duì)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(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償,采用改進(jìn)的邊緣判據(jù)來(lái)對(duì)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(diǎn),濾除殘差較大的點(diǎn),再對(duì)橢圓中心進(jìn)行精確定位,從而實(shí)現(xiàn)圓形特征目標(biāo)點(diǎn)的高精度定位。對(duì)三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量中的攝像機(jī)高精度標(biāo)定問(wèn)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(cè)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(duì)關(guān)系約束,對(duì)傳統(tǒng)光束平差法方程構(gòu)造過(guò)程進(jìn)行了改進(jìn),使每次迭代過(guò)程中只需對(duì)拍攝的兩幅圖像中一個(gè)攝像機(jī)的外參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,更好地將兩個(gè)攝像機(jī)綁定為一個(gè)攝像機(jī),并且有效增加平差系統(tǒng)的多余觀測(cè)數(shù),使優(yōu)化精度更高,同時(shí)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(gè)誤差補(bǔ)償矩陣,修正立體視覺測(cè)量攝像機(jī)姿態(tài)矩陣,提高立體視覺測(cè)量攝像機(jī)標(biāo)定精度。對(duì)基于特征點(diǎn)的三維運(yùn)動(dòng)立體視覺位姿估計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究。當(dāng)前的多點(diǎn)迭代方法都是假設(shè)特征點(diǎn)測(cè)量誤差均勻分布,然而在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中,測(cè)量誤差往往是各向異性且非獨(dú)立同分布的。因此,本文提出一種基于特征測(cè)量誤差加權(quán)的廣義正交迭代(GOI)位姿估計(jì)方法。利用協(xié)方差矩陣描述特征點(diǎn)方向不確定性,將特征點(diǎn)測(cè)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(shí)際應(yīng)用的目標(biāo)函數(shù),使該方法可以適應(yīng)于特征點(diǎn)測(cè)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(gè)攝像機(jī)來(lái)擴(kuò)寬系統(tǒng)的視野,而且還可以利用冗余測(cè)量信息來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)噪聲的魯棒性。為了對(duì)三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo),從影響系統(tǒng)測(cè)量精度的因素入手,對(duì)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(cè)量系統(tǒng)誤差計(jì)算公式。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量系統(tǒng),并通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)精度進(jìn)行驗(yàn)證,來(lái)證明本文所提方法的正確性及測(cè)量系統(tǒng)的可靠性。測(cè)試結(jié)果表明本文三維運(yùn)動(dòng)立體視覺測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)三維運(yùn)動(dòng)的高精度測(cè)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2086283