基于双目视觉的工件尺寸测量方法研究

摘要

随着计算机技术的飞速发展，基于机器视觉的图像处理技术近年来在物体测量方面中越来越受到青睐。在以智能化为核心的“工业4.0”时代大背景下，机器视觉技术尤为重要。作为机器视觉一个分支的双目立体视觉技术同样不可忽略，它是将三维的客观物体拍摄成二维的数字图像，根据图像去提取、分析信息和理解空间物体。在先进制造业生产中，采用先进的在线检测技术对工件多规格尺寸进行快速、准确的测量，对于提高制造加工效率、质量和降低成本具有重要意义和广泛的应用前景。本文主要针对基于双目视觉的工件尺寸测量系统进行了研究。
　　（1）在摄像机标定方面，为了使双目视觉测量系统能够实现快速准确的测量，需要选择一种简单方便、精度高、易实现的标定方法。在分析了现有的摄像机标定方法的基础上，采用了一种Zhang提出的基于平面模板的摄像机标定法。
　　（2）在图像去噪方面，针对在具有光滑表面的工件检测过程中，在物体表面出现的高光现象，提出了一种基于色度空间结合亮度调校多项式的方法来处理图像中出现的高光现象，在降低了高亮度区域的亮度值的同时，不改变低亮度区域的亮度值，并且能够很好地保留原始图像中的纹理特征信息。
　　（3）在立体匹配方面，针对双目视觉测量系统要求的立体匹配算法的高精度、高正确率、高效率等，在研究分析了多种立体匹配算法的优缺点后，提出了一种基于SIFT特征的快速立体匹配算法。在得到稳定的SIFT特征描述子后，在极线约束基础上，采用了RANSAC（随机采样一致性）算法对图像变换矩阵进行求解与精炼，并结合了引导互匹配法和投票过滤法来提高匹配的速度与精度。
　　（4）在研究了机器视觉尺寸测量国内外研究现状的基础上设计开发了双目视觉系统工件尺寸测量系统，完成了双目视觉的工件尺寸测量系统的硬件平台搭建以及软件系统的功能调试，实现了对工件尺寸的测量。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 双目视觉测量的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 测量系统双目摄像机标定方法研究

2.1 摄像机标定方法概述

2.2 单目摄像机标定方法

2.3 双目测量系统摄像机标定方法

2.4 本章小结

第三章 金属工件图像去噪处理方法研究

3.1 图像去噪方法概述

3.2 基于色度空间变换的金属图像高光消除算法

3.3 实验结果分析

3.4 本章小结

第四章 工件图像立体匹配方法的研究

4.1 立体匹配概述

4.2 基于SIFT特征的快速立体匹配算法

4.3 工件立体匹配实验

4.4 本章小结

第五章 基于双目视觉测量系统的工件尺寸测量

5.1 基于双目视觉的工件尺寸测量系统平台搭建

5.2 金属工件尺寸测量实验

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果