下装光机模块双视角视觉测量技术研究

论文摘要

大型激光装置进行实验时,需要更换大量的光机模块,也被称作在线可替换单元(Line Replaceable Unit,LRU模块)。LRU模块主要负责激光的一系列实验,其响应机构需要很高的精密性和洁净度,需要特种装备来进行转运和装校拆卸,其中约有三分之二的模块需要进行从下到上的方向装校,即为下装模块。该下装光机模块的转运车顶部与安装位置底部之间的间隙非常小,常规视觉测量的方法实现起来比较困难。本文以下装光机模块装校系统的定位对接为研究对象,提出了一种双视角视觉测量方法,主要应用于这里的窄视角,短视距环境。首先本文分析了双视角视觉测量系统的项目需求,从而得出了工作流程,即为下装系统进行装校时,当转运车行驶到指定区域后,利用双视角视觉测量系统,来识别大型激光装置洁净厢底部安装的特征标识块,提取出特征点坐标后通过坐标转换,来得到转运箱体与洁净厢的旋转偏移量。然后介绍了摄像机标定原理,传统双目相机标定原理,从而引出了双视角视觉测量的标定方法,同时推导了其获取特征标识块中心坐标后的坐标转换数学公式。其次本文针对窄视角,短视距环境中可能出现光照不均的情况,提出了一种基于双边滤波的对数变换图像增强,并与直方图均衡化增强,顶帽形态学操作增强的效果进行对比分析。该方法相比其他方法的各项评价指标提升明显,且它对光照正常情况的鲁棒性也较好。然后本文针对hough变换圆检测中耗时过多的问题,提出了一种基于随机hough变换的圆检测优化方法,结合了三种随机采样约束条件,显著提高了圆检测的效率,同时保留了hough变换圆检测的高精度。最后由于本项目还未完全投入使用,不能进行实际的测量调试,本文进行了双视角视觉测量验证实验平台的设计与搭建,设计了一种特殊的加长标定板,对双视角相机标定进行验证,标定结果重投影误差小于单位像素,和传统双目相机标定结果相近。同时,对整体视觉测量系统的测距效果进行了验证试验。最终结果表明双视角视觉测量的算法精度完全满足实际需求,对后续工程实施有指导作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 视觉测量研究现状
•     1.2.2 摄像机标定研究现状
•   1.3 本文研究的主要内容
• 2 双视角视觉测量原理
•   2.1 引言
•   2.2 双视角视觉测量需求与策略分析
•   2.3 双目相机标定原理
•     2.3.1 摄像机标定原理
•     2.3.2 简单平行双目测量模型
•     2.3.3 任意双目测量模型
•     2.3.4 传统双目视觉标定原理
•   2.4 双视角视觉测量原理
•     2.4.1 双视角相机标定原理
•     2.4.2 双视角视觉测量坐标转换原理
•   2.5 本章小结
• 3 基于双边滤波的对数变换图像增强
•   3.1 引言
•   3.2 常见的图像增强方法
•     3.2.1 直方图均衡化
•     3.2.2 形态学操作
•   3.3 基于双边滤波的对数变换增强
•     3.3.1 对数变换全局亮度增强
•     3.3.2 双边滤波局部对比度增强
•   3.4 效果对比及分析
•   3.5 本章小结
• 4 基于随机HOUGH变换的快速圆检测
•   4.1 引言
•   4.2 HOUGH变换圆检测
•   4.3 基于随机Hough变换的圆检测优化
•   4.4 效果对比及分析
•   4.5 本章小结
• 5 实验与分析
•   5.1 引言
•   5.2 视觉测量实验平台搭建
•   5.3 双视角相机标定实验
•   5.4 双视角视觉测量验证实验
•   5.5 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 附录
•   A.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
•   B.学位论文数据集
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 向陈铭

导师: 谢志江,王洁

关键词: 双视角,视觉测量,标定,光照补偿,圆检测

来源: 重庆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,仪器仪表工业,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 重庆大学

分类号: TH74;TP391.41;TN24

DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.000756

总页数: 64

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