双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究

摘要

随着现代工业发展日益迅速，数字工业摄影测量以其高精度、非接触、工作效率高以及便携性等特点成为现代测量的首选。双相机数字工业摄影测量系统是数字工业摄影测量系统的重要模式之一，其可以瞬间获取待测工件三维坐标的特点决定了它必将在以动态测量和在线测量为代表的现代工业测量中扮演重要的角色。而双相机数字工业摄影测量中的图像匹配又是其诸多关键技术中最为重要和最为困难的步骤之一，图像匹配的精度直接影响双相机数字工业测量的应用。在实际情况中，由于成像过程中存在的遮挡、变形、扭曲、噪声等因素，双相机图像匹配一直是比较难以彻底解决的病态问题，目前并没有找到一种普遍适用的图像匹配方法。因此，针对双相机图像匹配的研究具有重大的实用价值和理论意义。本文针对双相机图像匹配的相关理论以及方法进行了研究，给出了阶段性的算法描述和实验结论。
　　本文的主要成果如下：
　　1.系统阐述了双相机数字工业摄影测量系统的发展现状和系统构成，分析了双相机数字工业摄影测量与双目立体视觉的区别和联系。简要介绍了双相机数字工业摄影测量的关键技术，对于图像匹配中的基本问题进行了分析和总结，并对现有的基于灰度、特征和圆形回光反射标志的图像匹配算法进行了研究，总结了各种算法的研究现状
　　2.阐述了双相机图像匹配中的若干问题，针对现有方法精度不高、计算繁琐效率偏低、依赖第三张像片、实时性不强等诸多不足，提出了基于相对关系不变性的标志点匹配算法。根据平缓过渡曲面上相邻点间相对关系在两张像片上一致的原理，解决了双相机数字工业摄影测量系统的标志点自动匹配问题，并编程实现了该方法，通过实验验证了该方法具有良好的匹配效率和准确率。
　　3.阐述了在图像匹配中利用随机抽样一致性(RANSAC)算法估计基本矩阵，剔除误匹配点的基本流程和主要问题，针对传统随机抽样一致性算法效率较低且鲁棒性有待提高等问题，分析了提高匹配效率和鲁棒性的关键点，并以此提出了改进的随机抽样一致性算法。采用预检验技术，在每次抽样过程中利用前几次抽样结果更加合理地选取内点，使用自适应调节外点比例的方法减少了抽样次数，并利用单应矩阵降低了算法的迭代次数和抽样时间；摒弃了以往单纯的使用匹配点到对应极线几何距离的平方与阈值作比较来确定内点的方法，利用新的加权函数合理地定义内点，提高了算法的鲁棒性。实验结果证明了该算法计算效率高于传统随机抽样一致性算法，且鲁棒性有所提高。

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第1章 绪论

1 .1 引言

1 .2 双相机数字工业摄影测量与双目立体视觉的辨识

1 .3 双相机数字工业摄影测量系统发展历程

1 .4 研究背景与现状

1 .5 论文的主要研究内容

1 .6 本章小结

第2章 双相机数字工业摄影测量系统关键技术介绍

2 .1 双相机数字工业摄影测量系统关键技术

2 .2 图像匹配基本问题

2 .3 基于灰度和特征的匹配算法研究现状

2 .4 基于人工标志点的图像匹配算法

2 .5 双相机数字工业摄影测量系统工作流程

2 .6 本章小结

第3章基于相对关系不变性的双相机标志点匹配算法

3 .1 引言

3 .2 回光反射标志和编码标志

3 .3 相对关系不变性

3 .4 包容三角形

3 .5 匹配流程

3 .6 实验及结论

3 .7 本章小结

第4章 改进的RANSAC算法在剔除误匹配点中的应用

4 .1 引言

4.2 RANSAC算法原理

4.3 对RANSAC算法鲁棒性的改进

4.4 对RANSAC算法计算效率的改进

4 .5 实验及结论

4 .6 本章小结

第5章总结与展望

5 .1 论文的主要工作和总结

5 .2 论文创新点总结

5 .3 下一步工作展望

致谢

参考文献

作者简历