基于双目立体视觉的塑料模型逆向工程研究

基于双目立体视觉的塑料模型逆向工程研究

论文摘要

双目立体视觉是人类利用双眼获得环境三维信息的主要途径。双目视觉的测量原理类似于人类视觉的成像原理,双目立体视觉采用两台(或者多台)位置相对固定的摄像机,取得被测物体的图像对,通过图像特征点提取及匹配,建立被测物体的几何模型,通过视差原理,将图像坐标转换成空间坐标,最终获得被测物体的三维空间尺寸。基于双目立体视觉的逆向工程是利用双目立体视觉测量系统采集产品模型,再使用相关软件反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型),与传统工程的设计过程完全不同。传统设计是通过工程师创造性的劳动,将一个未知的设计理念变成人类所需产品的过程。而基于双目立体视觉的逆向工程是从已知事物的有关信息出发,对这些信息充分消化和吸收,通过双目立体视觉系统进行数据采集,经过数据处理三维重构等过程,构造具有形状结构的原形的三维模型。然后,在对原形进行复制或在原形基础上进行再设计,实现创新。本文通过相交双目视觉的实验原理,使用双CCD建立了双目立体视觉系统试验台机构。通过径向约束标定方法和平面靶标定方法,并实现了两种标定方法的综合应用,运用Harris角点提取和改进的Steger图像边缘检测方法对图像进行了特征提取.立体匹配环节,本文采用一种基于角点引导的边缘匹配算法与基于基本矩阵鲁棒性的算法相结合的匹配方法,此方法不仅能够得到更多的匹配信息量,而且可以去除部分虚假匹配。利用Matlab计算求得的匹配点的三维空间点坐标导入三维构型软件中进行编辑,获得三维模型后,进行再设计,最终得到可以用来加工生产的数字模型。基于双目立体视觉的逆向工程具有开拓性、综合性、实用性等特点,能为快速产品设计、快速原型制造提供关键性的技术支持,对于我国制造业的发展将起极其重要的作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 计算机视觉技术的发展
  • 1.3 双目立体视觉技术的应用
  • 1.4 逆向工程的技术概述
  • 1.5 本文主要研究工作
  • 第二章 双目立体视觉原理及机构设计
  • 2.1 双目立体视觉测量原理
  • 2.2 双目立体视觉的数学模型
  • 2.3 双目立体视觉图像采集系统机构设计
  • 2.4 双目立体视觉系统的机构精度分析
  • 第三章 双目立体视觉系统摄像机的标定
  • 3.1 摄像机标定方法概述
  • 3.2 基于径向约束的摄像机标定
  • 3.3 基于平面标靶的摄像机标定
  • 3.4 双目立体视觉标定实验
  • 第四章 图像预处理和特征提取
  • 4.1 图像边缘和图像平滑
  • 4.2 HARRIS焦点提取
  • 4.3 改进的STEGER图像边缘检测方法
  • 第五章 双目立体视觉中立体匹配方法研究
  • 5.1 图像匹配的常用方法
  • 5.2 图像对应点的匹配
  • 5.3 基于角点特征的边缘匹配
  • 第六章 逆向工程的研究
  • 6.1 点云数据处理
  • 6.2 零件的逆向制造实验
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间研究成果
  • 相关论文文献

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