摘要
针对工业领域中导管的三维重建效率低的问题,提出了一种基于中心线匹配的导管三维重建方法.该方法首先通过导管的平面灰度图像提取出中心线和边缘线,根据立体视觉原理,以非均匀有理B样条(Non-uniform rational B-spline,NURBS)曲线作为导管中心线的描述工具和匹配基元,利用其透视投影不变性,重建导管的空间中心线,并通过边缘线计算导管的外径,最后利用三维建模技术重建导管的CAD模型.相对于现有导管三维重建方法,该方法具有测量效率高,操作简单的特点.实验结果表明,该方法的导管三维重建时间可控制在1分钟内,重投影误差为0.284像素,导管两端面中心点的测量误差为0.242 mm,外径测量误差为0.158 mm.
For the problem of low e-ciency of 3D reconstruction of pipe in the industrial field, a 3D reconstruction method of pipe based on centerline matching is presented. First, the centerlines and edges of the pipe are extracted from pipe0s gray-level images. According to the principle of stereo vision, non-uniform rational B-spline （NURBS） curve is chosen as a description tool and matching primitive. The spatial centerlines of the pipe are reconstructed based on the perspective projection invariance of NURBS curve, and the external diameter of the pipe is calculated through the extracted edges. Finally, the pipe0s CAD model is reconstructed by 3D modeling technique. Compared with the existing methods, the proposed method has the advantages of high e-ciency and simple operation. It is shown through experimental results that the time of 3D reconstruction is within 1 minute, the re-pro jection error is 0.284 pixel, the measurement error of end points is 0.242 mm, and the measurement error of external diameter is 0.158 mm.
出处
《自动化学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第4期735-748,共14页
Acta Automatica Sinica
基金
国家自然科学基金(51305031)资助~~
关键词
导管
立体视觉
三维重建
中心线匹配
非均匀有理B样条
Pipe
stereo vision
3D reconstruction
centerline matching
non-uniform rational B-spline （NURBS）
作者简介
张天 北京理工大学机械与车辆学院博士研究生．2010年获东北大学机械工程学院硕士学位．主要研究方向为机器视觉，光学测量．E-mail：tom8832@163．com刘检华 北京理工大学机械与车辆学院教授．2005年获北京理工大学机械与车辆学院博士学位．主要研究方向为数字化装配，螺纹连接，数字化检测．E-mail：jeffiiu@bit．edu．cn唐承统 北京理工大学机械与车辆学院教授．主要研究方向为机械制造与CAD／CAM技术．E-mail：tangcht@bit．edu．cn刘少丽 北京理工大学机械与车辆学院讲师．2012年获清华大学精密仪器与机械学系博士学位．主要研究方向为机器视觉，图像处理．本文通信作者．Email：liushaoli@bit．edu．cn
