低温绝热气瓶三维成像检测系统的设计与应用

摘要

随着计算机视觉技术的不断发展，三维成像检测技术以其具有非接触、无破坏等优点被人们广泛应用。本文在对视觉坐标测量技术以及三维检测技术的研究现状和发展趋势进行分析的基础上，以某市低温绝热气瓶检测项目为研究背景，以低温绝热气瓶外观缺陷检测为研究对象，设计了一种低温绝热气瓶三维成像检测系统，实现了低温绝热气瓶外观的三维立体成像检测。
　　本研究主要内容包括：⑴对三维检测系统进行标定，针对扫描机械结构存在的问题，采用棋盘格模板对单目、线结构光进行标定，采用同心圆模板进行双目标定，提高了标定的精度。⑵对线结构光条中心采用Hessian矩阵法进行提取，在算法中加入了Canny算子边界分割和正弦函数三角拟合算法，Canny算子边界分割使Hessian矩阵只对分割区域进行卷积运算，加快了提取的速度;利用正弦函数三角拟合方法，解决了大尺寸低温绝热气瓶由于表面反光或者边缘曲率过大而导致的结构光不再符合正态分布并出现光条断裂的问题。⑶采用RANSAC（随机抽样一致性算法）和圆柱拟合相结合的算法，解决了由于精度或者噪点的影响而使图像进行拼接时出现拼接不准确或者错位的问题，最终实现了低温绝热气瓶的三维立体成像检测。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 视觉坐标测量系统

1．3 结构光三维测量系统

1．3．1 线结构光的测量

1．4 三维检测技术研究现状

1．4．1 国外三维检测的研究现状

1．4．2 国内三维检测的研究现状

1．5 本文主要的研究内容

第2章 三维检测系统的标定

2．1 摄像机标定技术

2．2 摄像机模型

2．2．1 坐标系

2．2．2 摄像机成像的线性模型(小孔成像模型)

2．2．3 摄像机成像的非线性模型

2．3 线结构视觉传感器参数的标定

2．4 摄像机标定实验

2．4．1 标定靶

2．4．2 摄像机标定实验结果

第3章 图像处理和结构光光条中心的提取

3．1 图像预处理

3．1．1 中值滤波

3．1．2 高斯滤波

3．1．3 拉普拉斯图像锐化

3．1．4 图像的二值化处理

3．1．5 图像的形态学运算

3．2 结构光光条中心的提取

3．2．1 影响光条中心提取的因素

3．2．2 光条中心提取方法

3．2．3 细化方法

3．2．4 Hessian矩阵法

3．2．5 实验结果

3．3 基于Canny算子边界分割与正弦函数三角拟合的Hessian矩阵法

3．3．1 激光条拟合

3．3．2 Canny算子边界分割

3．3．3 实验结果

第4章 三维数据的处理

4．1 三维数据的预处理

4．2 随机抽样一致性算法

4．3 圆柱拟合数学模型

4．3．1 圆柱拟合几何模型

4．4 基于RANSAC的三维数据圆柱拟合的算法

4．5 凹陷区域深度检测的方案

第5章 三维成像检测系统的设计和实验结果

5．1 三维成像检测系统

5．1．1 扫描控制系统

5．1．2 图像采集系统

5．2 三维扫描的视觉动态图

5．3 软件交互界面

5．4 调试实验

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 存在的不足和改进

6．3 展望

参考文献

致谢