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《南京大学》 2011年
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基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法及应用

张益昕  
【摘要】:大尺度三维几何尺寸测量技术可以对外形不规则的大型物体进行几何量的精确测量。随着计算机技术与数字图像处理技术的发展,近年来集计算机视觉技术、数字图像处理技术以及光学技术于一身的基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法已经在质量检测、虚拟现实、逆向工程以及工业制造等领域得到了广泛的应用。但目前的技术在解决室外环境下大量程高速高精度便携式测量应用方面仍存在不足。本文在分析研究现有相关技术与文献的基础上,着重对测量系统的结构设计与软件算法进行研究,得到了一种具有快速、精确、便携以及大量程特点的新型测量方法。 论文首先对与成像质量最为相关的照明、镜头以及图像传感器进行了分析和研究,建立了视觉传感器的数学模型并分析了测量误差与传感器结构参数之间的关系,为测量装置的设计提供了依据。论文对计算机视觉测量中的特征提取算法进行了深入地研究,对现有的角点、光条提取算法进行了总结和对比,并分别基于参数自适应以及相位一致性分析给出了角点和光条的提取算法,实现了在现场环境下对图像特征的稳定提取。并设计了自动恢复算法,实现了对离焦模糊图像的恢复。实验结果显示该算法对离焦模糊图像的恢复质量良好,可以有效增强图像特征。 视觉传感器参数标定是三维视觉测量中的重要环节,其中对于线结构光传感器的参数标定,传统的标定方法需要昂贵的设备,效率低下,步骤复杂。本文提出了一种便捷的三维视觉系统结构光平面标定方法。该方法仅使用一个简单的二维平面靶标,在保证靶标与结构光相交的前提下,只需要将靶标在摄像机可视范围内自由移动数个位置即可完成标定过程。实验证明该方法效率高,步骤简单,具有很好的通用性。 为了解决双目立体匹配中二维搜索空间带来的不稳定性,并进一步提高双目匹配的精度,本文对于基于极线约束与结构光光条约束的亚像素级精度的匹配算法进行了探讨,并提出了一种基于局部曲线差值的高精度匹配算法,实现了对图像特征点的高精度立体匹配。 基于本文的理论研究结果研制了一种基于大尺度三维几何尺寸测量的货运列车超限自动检测系统并制作了样机。现场测试结果显示,该系统可以高速准确地完成对货运列车的自动超限检测。其测量的均方误差在10m的测量距离处为3mm,对于单节列车的测量时间不超过30分钟。上海铁路局的科技成果鉴定认为:该项技术达到了路内(国内)先进水平。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张旭苹;汪家其;张益昕;王顺;谢飞;;大尺度三维几何尺寸立体视觉测量系统实现[J];光学学报;2012年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李茜;计算机视觉中迭代优化方法研究[D];西安科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
2 李广云;非正交系坐标测量系统原理及进展[J];测绘信息与工程;2003年01期
3 卢振泰;冯衍秋;冯前进;陈武凡;;基于主相位一致性的医学图像配准[J];电子学报;2008年10期
4 刘晓,吴训威;破损古文物的计算机三维重构[J];电子与信息学报;2001年07期
5 张小洪;李博;杨丹;;一种新的Harris多尺度角点检测[J];电子与信息学报;2007年07期
6 胡小平;尹喜云;陈国良;黄之初;;离焦模糊图像的自适应滤波及逆滤波器复原[J];光电工程;2007年04期
7 董寅;张益昕;王顺;张旭苹;;布里渊光时域反射传感系统数据采集模块的研制[J];光电子技术;2007年02期
8 吕乃光,邓文怡,燕必希,陈青山,刘国忠;大型机械零部件孔同轴度测量技术研究[J];光电子·激光;2001年07期
9 陶立;孙长库;何丽;张玉纲;叶声华;;基于结构光扫描的彩色三维信息测量技术[J];光电子·激光;2006年01期
10 谢凯;刘宛予;浦昭邦;;结构光三维视觉检测系统的标定方法研究[J];光电子.激光;2007年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 卞晓东;基于机器视觉的车辆几何尺寸测量系统研究[D];东南大学;2005年
2 任同群;大型3D形貌测量高精度拼接方法与技术研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 朱为鹏;基于数字图像处理的货车超限监测算法研究[D];西南交通大学;2003年
2 苏宇;基于特征点的图像拼接技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
3 吴昌东;货车超限检测系统中图像处理方法研究[D];西南交通大学;2008年
4 韩庆龙;大尺寸截面配对式视觉测量方法的研究[D];天津大学;2008年
5 孙长钦;基于多光条结构光视觉传感器的大尺寸圆钢测量技术研究[D];天津大学;2008年
6 梁伟明;铁路超限超重货物运输项目评价研究[D];华北电力大学(河北);2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 王立中;麻硕士;薛河儒;侯振杰;;奶牛形体图像处理中尺度不变特征变换特征点检测与匹配策略的应用[J];安徽农业大学学报;2010年03期
3 胡洋;张颖;熊成基;陈雪波;;基于小波收缩阈值和维纳滤波的去噪方法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
4 陈向伟,王龙山,刘庆民,崔治;基于CCD图像的圆度误差测量的研究[J];半导体光电;2004年04期
5 陈向伟,王龙山,刘庆民;图像测量技术在微型齿轮测量中的应用[J];半导体光电;2004年06期
6 刘晨;费业泰;卢荣胜;张勇斌;陈晓怀;;主动三维视觉传感技术的研究[J];半导体光电;2006年05期
7 花世群;骆英;阮小霞;;小转角测量方法的改进[J];半导体光电;2008年01期
8 石炜;郗安民;;LED芯片测试中基于形状的检测准则[J];半导体光电;2008年05期
9 刘涛;王宗义;于秀辉;金鸿章;;基于自适应窗曲线拟合的结构光条纹中心提取[J];半导体光电;2010年01期
10 李长乐;刘玉斌;赵杰;;一种新的图像处理系统的研究[J];半导体光电;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 吴能伟;;3D靶标的摄像机标定方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
6 张炜;蒋大林;郎芬玲;曹广鑫;王秀芬;;图像处理技术应用于选矿领域的综述[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
7 李奔;吉海彦;;基于图像颜色特征的玉米种子神经网络分类研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
8 吴庆华;钟飞;夏明安;何涛;;光切法薄片零件在线厚度测量[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
9 周灿林;李剑峰;徐建强;李方义;高成勇;司书春;王红星;;铝盖质量光学在线检测研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 郭厚焜;罗晖;Xi Kevin;林风涛;;光栅条纹图像方向自适应滤波方法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
4 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
5 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
6 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
7 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
9 关丛荣;条纹分隔颜色格雷码结构光三维测量技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑纪业;基于H.264的校园视频监控系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
2 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
3 于虎;基于LMS的数字煤场系统的研究[D];山东科技大学;2010年
4 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
5 王立娜;全景立体图像深度测量技术的研究[D];长春理工大学;2010年
6 朱丹丹;基于轮廓变换和非下采样轮廓变换水印算法[D];辽宁师范大学;2010年
7 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
8 张恩政;基于双频干涉的直线度及其位置测量方法研究[D];浙江理工大学;2010年
9 刘国栋;基于ARM与DSP的机器视觉硬件平台设计与研究[D];郑州大学;2010年
10 钟取发;动态环境下早期烟雾、火苗的视频分级检测研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张慧;胡新玲;;构像畸变模型参数对普通数码影像DLT算法精度影响[J];测绘科学;2008年04期
2 张之江,于庆兵,张智强;双摄像机靶标成像视觉坐标测量方法研究[J];测试技术学报;2004年04期
3 刘晓,吴训威;破损古文物的计算机三维重构[J];电子与信息学报;2001年07期
4 吕乃光,邓文怡,燕必希,陈青山,刘国忠;大型机械零部件孔同轴度测量技术研究[J];光电子·激光;2001年07期
5 陶立;孙长库;何丽;张玉纲;叶声华;;基于结构光扫描的彩色三维信息测量技术[J];光电子·激光;2006年01期
6 周富强;陈强;张广军;;结构光光条提取的混合图像处理方法[J];光电子.激光;2008年11期
7 周富强,邾继贵,杨学友,叶声华;CCD摄像机快速标定技术[J];光学精密工程;2000年01期
8 叶海加,陈罡,邢渊;双目CCD结构光三维测量系统中的立体匹配[J];光学精密工程;2004年01期
9 伏思华;于起峰;王明志;江和平;徐博泓;;基于摄像测量原理的轨道几何参数测量系统[J];光学学报;2010年11期
10 田震;张玘;熊九龙;王国超;;基于神经网络的大范围空间标定技术[J];光学学报;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 姜大志;计算机视觉中三维重构的研究与应用[D];南京航空航天大学;2002年
2 张春森;序列立体图象三维运动物体定位与跟踪[D];武汉大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张德津;李清泉;何莉;;一种新的激光车辙深度测量方法研究[J];光学学报;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐静珠;结构光三维测量中光条中心提取方法及其评价的研究[D];南京大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 师立晨,曾明荣,魏利军;事故应急救援指挥中心组织架构和运行机制探讨[J];安全与环境学报;2005年02期
2 吴剑波,崔振,赵宏,谭玉山;光刀中心自适应阈值提取法[J];半导体光电;2001年01期
3 毛幼菊,廖均历;模糊图像的自适应滤波及恢复[J];半导体光电;1997年03期
4 郭维鸿;;关于改革超限货物计算宽度现行公式的建议[J];北方交通大学学报;1985年01期
5 李笑红,王久梗;圆柱体货物超限位置及超限程度确定方法的研究[J];北方交通大学学报;1997年06期
6 范剑英,于晓洋,刘泊,许万里;三维视觉传感技术进展[J];兵工自动化;2000年02期
7 王玉振;张建军;尚延生;;局域GPS技术应用于工业测量[J];北京测绘;2006年03期
8 孙敏;;多视几何与传统摄影测量理论[J];北京大学学报(自然科学版);2007年04期
9 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
10 张聪;测量光幕于水果分级设备中的应用研究[J];包装工程;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 周维虎;大尺寸空间坐标测量系统精度理论若干问题的研究[D];合肥工业大学;2000年
2 吴斌;大型物体三维形貌数字化测量关键技术研究[D];天津大学;2003年
3 沙吉乐;基于液晶光栅技术的三维视觉测量系统研究[D];天津大学;2003年
4 张春森;序列立体图象三维运动物体定位与跟踪[D];武汉大学;2004年
5 陈向伟;机械零件计算机视觉检测关键技术的研究[D];吉林大学;2005年
6 朱铮涛;基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D];华南理工大学;2004年
7 雷定猷;货物装运优化理论与应用研究[D];中南大学;2005年
8 张维忠;基于多幅图像的空间点定位与曲线结构三维重建[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈继华;激光跟踪仪和全站仪测量系统在上海光源(SSRF)工程中的应用研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 朱为鹏;基于数字图像处理的货车超限监测算法研究[D];西南交通大学;2003年
3 李敏;基于虚拟现实技术的越野车通过性试验及评价系统[D];东南大学;2004年
4 潘建刚;基于激光扫描数据的三维重建关键技术研究[D];首都师范大学;2005年
5 王咏胜;基于数学形态学的灰度图像的边缘检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 徐琨;稳健的图像拼接算法研究[D];南昌大学;2005年
7 张光远;铁路超限检测系统研究[D];西南交通大学;2005年
8 陈静;基于小波域HMT模型的图像去噪研究[D];郑州大学;2006年
9 陈勇;基于机器视觉的表面缺陷检测系统的算法研究及软件设计[D];天津大学;2006年
10 李艳军;基于单摄像机结构的视觉坐标测量原理研究[D];天津大学;2006年
【相似文献】
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4 马玉真;陶立英;王新华;;计算机视觉技术的应用[J];试验技术与试验机;2006年01期
5 刘雄雅;徐志刚;;基于计算机视觉的汽车安全可行区域研究[J];中国水运(理论版);2007年01期
6 刘爱君;黄席樾;全洪渊;;基于虚拟检测技术的隧道交通参数检测方法研究[J];自动化与仪器仪表;2007年03期
7 李林;王帅;姜树明;刘晓辉;刘向阳;魏志强;;基于嵌入式的图像测量系统的设计与实现[J];山东科学;2010年04期
8 谢晓荣;;浅谈计算机视觉艺术在数字媒体的应用[J];华章;2010年31期
9 张奇志;周亚丽;;基于SIFT特征的单训练样本人脸识别[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年04期
10 钟声;石青云;程民德;;基于小波变换的立体视觉匹配方法[J];模式识别与人工智能;1994年01期
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1 田涌涛;洪锡军;王有庆;李从心;;计算机视觉在先进制造技术中的应用[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 周红;刘光蓉;;计算机视觉及其在谷物籽粒检测分级中的应用[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年
3 柯杏;何晓兰;姜国权;杜尚丰;;摄像机标定及基于平行直线特征的算法研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
4 许建明;孔德润;孙斌;张磊;胡乃中;付忠谦;何兵兵;谢岳;;基于计算机视觉的无创性食管曲张静脉测压仪及其检测方法[A];中华医学会第七次全国消化病学术会议论文汇编(下册)[C];2007年
5 王划一;王效良;;计算机视觉在绗缝机自动编程及控制中的应用[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
6 刘纪红;许强;赵丽红;徐心和;吴宏亮;;一种基于计算机视觉技术的车流量检测方案及其实现[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
7 曹殿才;;数字摄影测量与数字地球[A];2001年东北三省测绘学术与信息交流会论文集[C];2001年
8 王以忠;王玉峰;李达;黄华芳;张锐;;用于二维对称复杂形状工件视觉识别的分组编码法[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
9 刘兵;司秉玉;;基于图像区域搜索法的彩色球目标识别与跟踪[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
10 曹金伟;黄道平;;计算机视觉新技术在羽毛弯拱度测量系统中的应用研究[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
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1 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
2 本报记者 姜晨怡;计算机也会有错觉[N];科技日报;2007年
3 王悦承;逾30篇中国论文入选ICCV[N];中国计算机报;2005年
4 本报记者 薛娟;未来搜索:没有搜索的搜索[N];中国经济时报;2010年
5 ;数字媒体:共享缤纷世界[N];中国计算机报;2006年
6 ;生活中的计算机视觉[N];中国计算机报;2006年
7 记者 胡祥修;莲花山建成世界最大图像数据库[N];湖北日报;2006年
8 记者 李大庆;我在国际计算机视觉算法竞赛中摘金[N];科技日报;2011年
9 本报记者 房琳琳;沈向洋:双榜院士“中国造”[N];科技日报;2007年
10 记者李大庆;专家研讨智能视觉监控技术[N];科技日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张益昕;基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法及应用[D];南京大学;2011年
2 李庆中;苹果自动分级中计算机视觉信息快速获取与处理技术的研究[D];中国农业大学;2000年
3 冯斌;计算机视觉信息处理方法与水果分级检测技术研究[D];中国农业大学;2002年
4 赵书涛;基于计算机视觉的直读仪表校验方法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
5 孟祥艳;牛肉物理特性与品质的检测方法研究[D];吉林大学;2010年
6 谢存;计算机视觉中若干问题实现技术和算法的研究[D];大连理工大学;2002年
7 张彦娥;基于计算机视觉技术温室作物长势诊断机理与方法研究[D];中国农业大学;2005年
8 王彪;计算机视觉技术在低空突防与精确打击中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 杨述平;基于计算机视觉的三维测试技术研究[D];中北大学;2005年
10 岳晓峰;计算机视觉技术及其在工业中应用的研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任永政;基于计算机视觉的板材成形件三维测量[D];吉林大学;2004年
2 丁劲生;计算机视觉中的字符识别及软件开发[D];西北工业大学;2005年
3 武聪玲;基于计算机视觉的温室黄瓜幼苗营养无损监测研究[D];中国农业大学;2005年
4 袁金丽;计算机视觉在苹果外部品质检测与分级方面的应用研究[D];中国农业大学;2005年
5 武琳璞;基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位与在线检测技术研究[D];燕山大学;2005年
6 邹华;计算机视觉中的摄像机自标定[D];西安建筑科技大学;2005年
7 霍丙全;基于计算机视觉技术的人参等级评定的研究[D];吉林大学;2005年
8 邹凤娇;摄像机标定及相关技术研究[D];四川大学;2005年
9 杨蜀秦;大米外观品质计算机视觉检测的研究[D];西北农林科技大学;2005年
10 袁道军;利用计算机视觉技术获取油菜苗期生长信息方法的研究[D];华中农业大学;2005年
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