基于立体视觉的零件三维尺寸测量系统.docx

摘要：近年来，随着科学技术水平不断提高，我国制造业不断向前发展。尤其是近几十年来信息通讯领域技术在各类应用当中的快速普及极大的推动了先进制造技术的落实，使得现代制造产业生产发生了翻天覆地的变化，制造业逐渐进入了“信息化带动工业化”的发展新阶段。但是不论现今制造业技术相较以往有多大程度的提升，领域内仍存在着普遍难以解决的测量检测问题，集中体现于产品尺寸测量与产品表面检测工序中。值得注意的另外一方面是制造业生产线时常发生变化来生产不同的产品，因此如何利用现有设备针对不同种类的待测零件进行尺寸测量，在这种情况下仍能保持原有生产线的高自动化、低成本特性，同时要求测量阶段能够在使用现场和生产车间进行实时检测，这些难题成为了现代制造业检测行业亟待解决的重中之重。 

有别于依托多种回传物理信号的接触式测量，使用立体视觉手段进行零件测量类似于使用双眼感知三维世界。这种测量方式具有精度高，检测迅速，成本低廉等诸多优点。本文主要流程包含：首先进行双目相机的标定、对零件图像进行立体匹配计算视差图、对待测零件进行三维重建、进行图像处理提取零件上的特征点、还原特征点对应的三维坐标、构建尺寸测量算法得到零件实际的尺寸信息。

综上所述，本文以机器视觉中双目视觉原理为理论支撑，构建了双目视觉零件测量平台，使用OpenCV编程编写了立体视觉标定和双目立体匹配算法。通过实验结果可知，本系统能够准确实现零件三维尺寸测量。

关键字：双目立体视觉 摄像机标定 双目立体匹配 三维重建 零件尺寸测量

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题来源与研究意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.3 论文各章节主要内容-4

2 双目立体视觉系统总体设计-5

2.1零件三维尺寸测量系统设计-5

2.2零件三维尺寸测量系统硬件选型-5

2.3 本章小结-7

3.双目立体摄像机标定-8

3.1 引言-8

3.2 摄像机视觉原理-8

3.2.1 摄像机几何成像模型-8

3.2.2 摄像机投影变换-10

3.2.3 坐标系间的转换-12

3.2.4 本文双目视觉系统搭建-13

3.3 摄像机标定-15

3.3.1 棋盘格标定板-15

3.3.2 张正友单目标定法-15

3.4 实验与结果分析及主要代码-16

3.4.1 标定图获取-16

3.4.2 角点提取-16

3.5 本章小结-19

4. 基于双目立体相机的立体匹配-20

4.1 基本原理-20

4.1.1 立体匹配原理-20

4.1.2 双目立体匹配约束准则-20

4.2 匹配单元选取-22

4.3 立体匹配流程-23

4.4 匹配算法的选择与比较-24

4.5三维重建的原理-26

4.6 实验与结果分析及主要代码-26

4.7 本章小结-29

5. 零件三维尺寸的测量-30

5.1 特征点的提取-30

5.2 霍夫变换-30

5.3 实验与结果分析及主要代码-32

5.4 本章小结-35

6. 总结与展望-36

参 考 文 献-37

致 谢-38