金属表面反射特性与差动式视觉测量

摘要

本文旨在探索一种增强视觉测量中图像对比度和轮廓信息的方法,该方法采用了平行光照明方式,并依靠三台相机从不同角度采集目标信息。最重要的是经过一套高效且可靠的图像处理和差动式融合之后,结果图像不但能充分继承多图像的信息量优势,而且在缺陷处的对比度可获得极大提高,背景干扰信息会得到有效抑制。这就降低了后继表面缺陷识别和目标尺寸测量的复杂程度。
　　本文分析研究了金属表面的反射特性,从理论上证明了本课题方案的可行性。然后搭建了系统平台,实验验证了差动式融合算法在提高图像对比度方面的优势。本文完成的主要工作包括:
　　1.介绍了视觉测量领域的几个关键技术,尤其是光源照明技术在提高视觉测量系统中的重要作用。
　　2.引入了双向反射分布函数和两种表面模型,并对几种常用的表面反射模型做了详细的说明。然后提出了本课题所适用的表面反射模型,并预测了金属表面反射光的分布状况。
　　3.以标准的表面粗糙度样块为对象,研究了光源入射角度、表面粗糙度、表面加工方式等因素对反射光的影响。实验一方面证明了基于明、暗场图像的差动式融合处理方法在理论上是可行的,另一方面对视觉系统中各部分的空间关系设定具有一定指导性。
　　4.针对本视觉系统图像采集的特点,使用了结合RANSAC估计的DLT算法。该组合计算快捷、抗干扰能力出色,图像配准准确性较高。
　　5.搭建了一个视觉测量平台,以钕铁硼工件为对象进行了表面缺陷检测实验。结果显示差动式融合算法在提高图像对比度方面表现出色,同时对干扰信息的抑制效果也很明显。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1视觉测量技术概述

1.2视觉测量系统的发展应用现状

1.3视觉测量关键技术

1.4本文研究的主要内容和工作

第二章 反射模型研究

2.1双向反射分布函数（BRDF）

2.2表面模型

2.3典型反射模型介绍

2.4本文所选模型

2.5本章小结

第三章 表面反射实验

3.1实验设备与方案

3.2金属表面反射光的一般分布规律

3.3粗糙度对反射光分布的影响

3.4入射角对反射光分布的影响

3.5加工方式对反射光分布的影响

3.6本章小结

第四章 表面反射实验

4.1边缘检测算子

4.2圆和椭圆特征检测

4.3图像配准

4.4本章小结

第五章 系统与实验

5.1视觉测量系统

5.2表面缺陷检测实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢