基于机器视觉的3D光路图像采集系统的实验研究与设计

摘要

双目立体视觉是机器视觉中的重要技术,双目立体视觉就是通过一个摄像机移动或是旋转或者是两个摄像机在不同角度对同一场景进行拍摄,获取两幅图像,然后对两幅图像进行标定、校正、各种算法匹配等后期处理,完成三维重构。
　　双目立体视觉系统的结构参数对在获取图像时产生的测量误差有重要的影响。本文对机器视觉测量技术的现状及发展趋势作了分析及对双目立体视觉原理进行了深入的研究,提出了一种图像采集系统,即基于机器视觉及双目立体视觉的双光路双 CCD图像采集系统。本文主要研究内容具体如下:
　　(1)本系统结构参数为双光路光轴之间的夹角和双 CCD光学透视中心之间的基线距离,另一个结构参数工作距离是固定不变的。通过采用图像雅克比矩阵方法和最小二乘法,对系统结构参数对采集图像时产生测量误差进行分析研究,并利用MATLAB软件进行仿真分析。分析研究得出系统的最优结构参数:夹角为74°时,Z方向上的测量误差最小;夹角为85°时,测量的总误差最小。
　　(2)对双光路双 CCD图像采集系统进行总体设计。并对各部分进行研究设计,包括光学镜头设计、光源部分设计、机械部分设计以及 CCD的选取。
　　(3)设计出双光路双 CCD图像采集系统样机,搭建了图像采集系统实验平台。通过对被测目标太阳能栅线进行图像采集实验,图像采集结果与仿真结果相吻合,验证了本系统研究方法的可行性。
　　通过对系统结构参数对采集图像时产生的测量误差的分析研究可看出:采集图像时设定好系统参数,可降低因系统结构参数造成的测量误差,为后期的图像处理提供精确的三维信息。

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第一章 绪 论

§1.1 课题研究背景及意义

§1.2 机器视觉技术

§1.3 双目立体视觉的国内外现状

§1.4 本文主要内容

第二章 双光路双 CCD 基本理论、模型及仿真

§2.1 双目立体视觉原理

§2.2 双目立体视觉系统结构

§2.3 双目立体视觉成像模型

§2.4 双光路双 CCD 系统的数学模型

§2.5 本章小结

第三章 双光路双 CCD 图像采集系统的总体设计

§3.1 图像采集系统的总体设计

§3.2 图像采集系统的照明部分

§3.3 图像采集系统的双光路镜头

§3.4 图像采集系统的机械结构

§3.5 图像采集系统的采集设备

§3.6 本章小结

第四章 双光路双 CCD 图像采集系统的采集实验

§4.1 单筒连续变倍显微镜的介绍

§4.2 双光路双 CCD 图像采集系统

§4.3 图像采集实验研究

§4.4 本章小结

第五章 结论与展望

§5.1 结论

§5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果

致谢