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基于卷积神经网络的线结构光高精度三维测量方法 被引量：1
1
作者 叶涛 何威燃 +2 位作者 刘国鹏 欧阳煜 王斌 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期183-195,共13页
线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精... 线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精度下降,进而影响整体三维测量的精度和鲁棒性。针对上述问题,提出了一种基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法。首先,设计了一种创新性的残差U型块特征金字塔网络(RSU-FPN),旨在实现背景噪声的干扰抑制和结构光条纹区域中心的高精度鲁棒提取。其次,构建了一种新型的线结构光视觉传感器,并提出了一种分离式测量模型,成功将摄像机标定与光平面标定解耦,极大地提高了系统的灵活性与扩展性。通过这种解耦的标定方式,避免了传统标定方法中存在的耦合问题,使得整个测量系统更加高效且易于调整。实验结果表明,所提出的基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法,在复杂背景下能够实现结构光条纹中心的高精度提取,利用提取出的光条纹中心进行标定,其均方根误差分别为x方向0.005 mm、y方向0.009 mm以及z方向0.097 mm。并且,该方法在不同表面类型(如漫反射表面和光滑反射表面)上均能实现高精度的三维重建,验证了其在实际应用中的优越性和强大的鲁棒性。 展开更多
关键词 线结构光 三维测量 卷积神经网络 残差U型块特征金字塔网络 背景噪声抑制
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基于点阵结构光的三维曲面测量技术
2
作者 何俊杰 赵季康 +1 位作者 王天琪 董广宇 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第5期78-83,共6页
针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵... 针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵光源图像进行HSV颜色通道分离;利用高斯拟合法提取点阵光斑的质心坐标,按照点阵分布对其进行编码排序,并利用靶标平面的约束计算出相机坐标系中各点阵的三维坐标;分别拟合出点阵所在行列平面方程,确定激光发射点的位置;通过奇异值分解获取各光线的向量,完成点阵结构光的标定。其次,在完成点阵结构光标定基础上,对光斑三维坐标采用最小二乘法进行三维曲面重构。最后,通过雷达天线罩模型曲面测量及重构实验验证所提出的点阵光源视觉传感器标定算法的有效性。实验结果表明:采用该方法可以实现对雷达天线罩工件曲面的快速、准确测量要求,本文实验条件下标定误差范围为0.6%~1.1%,测量误差满足实验精度要求。 展开更多
关键词 点阵结构光 标定 雷达天线罩 曲面测量 三维重构 视觉传感器
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线结构光系统紫色与红色激光稳定性对比分析
3
作者 张建伟 杨青桦 +1 位作者 周爽 代荣富 《激光杂志》 北大核心 2025年第4期48-56,共9页
为提升工业领域线结构光测量的精度,通过对比紫色激光与红色激光在测量系统中的稳定性参数,旨在为工业测量提供科学依据。采用了一种改进的灰度重心算法,实现了激光中心的亚像素级快速提取。在多种常见材料表面上,针对两种激光条纹的稳... 为提升工业领域线结构光测量的精度,通过对比紫色激光与红色激光在测量系统中的稳定性参数,旨在为工业测量提供科学依据。采用了一种改进的灰度重心算法,实现了激光中心的亚像素级快速提取。在多种常见材料表面上,针对两种激光条纹的稳定性进行了对比实验与分析。实验结果表明,紫色激光在陶瓷、塑料和金属表面的整体像素精度分别为红色激光的1.29倍、3.64倍和6.58倍;在最大像素差值的特异对比中,两种激光条纹表现出相同的稳定性趋势,紫色激光在金属表面的特异对比精度甚至达到红色激光的32.16倍。因此,在相同条件下,紫色激光相较于红色激光,展示出更显著的条纹稳定性优势。 展开更多
关键词 工业测量 结构光 紫色激光 机器视觉
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基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法研究 被引量：1
4
作者 郑宪广 刘元铭 +3 位作者 杜旺哲 陈康辉 王涛 王志华 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第1期255-268,共14页
针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实... 针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实现热态H型钢断面轮廓信息的精确提取,提出一种基于法线的高斯滤波线结构光中心线提取方法,分析高斯滤波对线结构光截面灰度分布对称均匀程度的影响规律,利用几何矩构建高斯截面灰度分布模型;在构建的模型基础上,设计一种基于法线的线结构光中心线提取方法,根据初提取中心线法线方向进行中心坐标计算和插值优化,实现热态H型钢线结构光图像中心线快速高精度提取。设计一种基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法,分析热态H型钢轮廓形状特点和数学特征,拾取尺寸特征点,实现热态H型钢断面全尺寸测量。结果表明,与考虑膨胀系数后的热态H型钢尺寸相比,高度、宽度和翼缘的最大相对误差分别为0.06%、1.8%和1.76%;腹板厚度最大绝对误差为0.23 mm。提出的测量算法满足测量需求,能够实现热态H型钢断面尺寸测量。 展开更多
关键词 H型钢 线结构光测量 高斯滤波 几何矩 线结构光中心线提取
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道岔参数在线测量中激光条纹中心自适应提取
5
作者 荆颖春 何启欣 +2 位作者 崔建英 张政 冯其波 《光学精密工程》 北大核心 2025年第15期2414-2423,共10页
激光条纹中心的提取精度是影响结构光视觉测量精度的核心因素。在结构光道岔参数在线测量系统中,道岔搬动引起的激光条纹位置变化及环境干扰会造成激光条纹亮度、宽度分布不均匀,影响系统的测量精度。针对上述问题,提出了一种基于改进St... 激光条纹中心的提取精度是影响结构光视觉测量精度的核心因素。在结构光道岔参数在线测量系统中,道岔搬动引起的激光条纹位置变化及环境干扰会造成激光条纹亮度、宽度分布不均匀,影响系统的测量精度。针对上述问题,提出了一种基于改进Steger算法的光条中心自适应提取方法,该方法具有环境适应能力强、精度高等特点。通过Otsu阈值分割结合Two-Pass算法得到有效光条区域,从而消除杂散光的干扰,提高计算速度;随后,通过细化算法提取光条骨架并确定初始中心点,提出一种基于邻域几何法线方向的光条宽度计算方法。最后,通过关联光条宽度与高斯核参数σ,实现卷积核尺寸的自适应调整,最终获得光条亚像素级中心点。测量结果显示,标准量块的平均误差在0.09 mm以内,适合道岔参数在线测量的应用。 展开更多
关键词 视觉测量 线结构光 中心线提取 Steger 自适应
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基于邻域几何质心的深度学习点云配准(特邀)
6
作者 汤洁 陈文武 +4 位作者 周昕然 孙煌乐 陈钱 冯世杰 左超 《光子学报》 北大核心 2025年第9期232-244,共13页
三维点云配准是实现多视角三维重建与复杂场景空间理解的关键技术,然而在重叠区域有限、局部遮挡显著及点云质量受扰等非理想条件下,现有方法仍面临配准精度与鲁棒性难以兼顾的挑战。提出了一种基于邻域几何质心编码的点云配准网络,通... 三维点云配准是实现多视角三维重建与复杂场景空间理解的关键技术,然而在重叠区域有限、局部遮挡显著及点云质量受扰等非理想条件下,现有方法仍面临配准精度与鲁棒性难以兼顾的挑战。提出了一种基于邻域几何质心编码的点云配准网络,通过构建邻域质心空间参考和多维几何结构编码,显著增强了局部结构建模与匹配判别能力。具体而言,采用邻域加权质心策略提取多尺度局部几何特征,在自注意力机制中融合几何偏置信息,通过跨点云交叉注意力模块实现高效的局部对局部匹配与全局对齐。实验结果表明,所提方法在ModelNet40数据集及基于结构光测量的真实点云数据集上均实现了较现有主流方法更高的配准精度与稳定性,特别是在低重叠率和噪声干扰条件下展现出显著优势。该研究可为多视角点云拼接与结构光测量系统中的三维重建提供新的方法思路,并为复杂环境下点云配准算法的设计与实现提供有效支持。 展开更多
关键词 点云配准 深度学习 质心特征 几何结构编码 三维重建 结构光三维测量
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基于双线结构光的圆筒形工件直径测量研究
7
作者 米星如 金永 +1 位作者 郭鑫 王鉴 《激光杂志》 北大核心 2025年第2期101-105,共5页
针对圆筒形工件直径测量系统复杂且误差较大的问题,提出一种基于双线结构光视觉系统的直径测量方法。该方法将两条非交叉激光线照射在工件表面,有效利用激光条纹的曲率信息,准确提取出亚像素中心点,并设置法向偏差阈值剔除异常点。通过... 针对圆筒形工件直径测量系统复杂且误差较大的问题,提出一种基于双线结构光视觉系统的直径测量方法。该方法将两条非交叉激光线照射在工件表面,有效利用激光条纹的曲率信息,准确提取出亚像素中心点,并设置法向偏差阈值剔除异常点。通过双平面校准,推导出中心轴垂面的方程,用于纠正激光线非垂直投射的误差。最后在垂面上对有效点进行圆拟合,并取多角度拟合数据的平均值作为测量结果。实验结果表明,本方法与局部激光扫描方法相比较,测量精度提升了大约30μm,且200 mm直径内的圆筒形工件直径测量平均误差在17μm以内,提高了检测精度且放宽了测量系统要求。 展开更多
关键词 双线结构光 视觉检测 直径测量 激光中心线提取
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基于双向条纹点云匹配的复杂纹理误差校正
8
作者 张正祺 陈玉翀 +1 位作者 达飞鹏 盖绍彦 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第5期1086-1096,共11页
在结构光三维测量系统中,相机离焦现象不可避免。在离焦的影响下,物体表面的复杂纹理会引入显著的相位误差,影响测量精度。本文针对该问题,分析并构建了该相位误差的理论模型,指出了其与纹理变化方向的关系,并由此提出了一种基于双向条... 在结构光三维测量系统中,相机离焦现象不可避免。在离焦的影响下,物体表面的复杂纹理会引入显著的相位误差,影响测量精度。本文针对该问题,分析并构建了该相位误差的理论模型,指出了其与纹理变化方向的关系,并由此提出了一种基于双向条纹点云匹配的复杂纹理误差校正方法。理论上,通过投影横纵条纹图案获得的双向相位信息应解出完全一致的点云。基于这一原理,本文提出以最小化横纵点云对应点距离为目标,修正每个点对应的相位,最终得到校正后的点云。为了消除标定参数误差导致的点云整体偏移,本文通过点云匹配进行了预校正。对比实验结果表明:相较传统方法,本文方法的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)最高可分别降低33.6%和39.1%。本文方法能够以更高的精度重建具有复杂纹理的物体。 展开更多
关键词 三维测量 结构光 相移法 复杂纹理 相位图校正
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基于ZYNQ的单目面结构光三维测量系统设计
9
作者 万基茂 张乾坤 +2 位作者 周哲海 王福森 班正将 《电子测量技术》 北大核心 2025年第13期17-25,共9页
针对基于嵌入式平台的结构光三维测量系统普遍存在算法不完整、实现复杂的问题,设计了一种基于ZYNQ的单目面结构光三维测量系统。该系统结合FPGA与ARM处理器,利用Vitis HLS技术实现了基于互补格雷码结合相移算法的高速解码与重建。首先... 针对基于嵌入式平台的结构光三维测量系统普遍存在算法不完整、实现复杂的问题,设计了一种基于ZYNQ的单目面结构光三维测量系统。该系统结合FPGA与ARM处理器,利用Vitis HLS技术实现了基于互补格雷码结合相移算法的高速解码与重建。首先,设计了FPGA图像采集模块,并对结构光图像进行灰度化和中值滤波预处理。随后,利用Vitis HLS实现了结构光图像二值化、相位计算和三维点云求解。最后,基于ARM处理器开发了CMOS相机和图像处理的控制程序,实现了系统模块控制以及灵活的系统参数标定,标定重投影误差低至0.0921 pixel。实验结果表明,系统对复杂物体表面具有高鲁棒性,标准球测量的直径拟合均方根误差低至0.1037 mm,解码与重建耗时仅为112.67 ms,速度接近CPU的31.5倍,与集成GPU相当,ZYNQ平台功耗仅为2.696 W,验证了系统的可行性和有效性。 展开更多
关键词 三维测量 面结构光 ZYNQ Vitis HLS
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基于声光组合测量的水下构筑物表面缺陷3维可视化方法 被引量：2
10
作者 王翔 汪进超 +2 位作者 刘厚成 宋万鹏 李姝祺 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第2期64-73,共10页
准确掌握水下构筑物表面的缺陷特征信息,能够为构筑物的健康诊断与安全评估提供科学依据。针对目前水下狭小空间环境中,测试设备尺寸受限、与声光数据同步利用和融合难的技术瓶颈,提出基于声光组合测量的水下构筑物表面缺陷3维可视化方... 准确掌握水下构筑物表面的缺陷特征信息,能够为构筑物的健康诊断与安全评估提供科学依据。针对目前水下狭小空间环境中,测试设备尺寸受限、与声光数据同步利用和融合难的技术瓶颈,提出基于声光组合测量的水下构筑物表面缺陷3维可视化方法。首先,在利用声光组合测量技术捕获有效数据的基础上,构建能够反映缺陷目标典型特征参数的定量表征方法;随后,提出综合考虑典型目标特征的声光特征数据匹配方法,以局部单幅光学纹理图像中的缺陷特征为搜索目标,提高声光数据的匹配程度,丰富全局拼接纹理图像中的细节信息;最后,通过构建纹理特征图像增强算法,形成同步利用声光组合数据的水下构筑物表面缺陷3维可视化技术体系,并结合实例分析,验证本文方法的正确性与优越性。结果表明,声光组合测量技术能够提高水下构筑物表面缺陷检测的效率和精度,同步利用声波扫描数据和光学纹理信息突显水下构筑物表面缺陷的3维可视化特征,为水下构筑物表面缺陷的3维可视化及定量描述提供一种新的技术方法。 展开更多
关键词 水下构筑物 声光组合测量 缺陷可视化 声波扫描 表面纹理特征
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基于自适应切层的非封闭结构光三维体积测量
11
作者 廖司鼎 黄和平 +4 位作者 张小科 代作晓 张世圆 吴红艳 陈辉 《计量学报》 北大核心 2025年第9期1337-1347,共11页
使用常规切片法进行三维点云体积测量时,点云投影至切平面的高度(切层厚度)固定会导致体积测量结果不准确。因此提出一种基于自适应切层厚度的非封闭三维体积测量方法。首先通过Ransac平面拟合将三维点云从相机坐标系转换为世界坐标系,... 使用常规切片法进行三维点云体积测量时,点云投影至切平面的高度(切层厚度)固定会导致体积测量结果不准确。因此提出一种基于自适应切层厚度的非封闭三维体积测量方法。首先通过Ransac平面拟合将三维点云从相机坐标系转换为世界坐标系,确定切片位置后,通过迭代内边界法,搜索初始切层厚度下的切片点云内边界并计算其面积。随后引入面积比值作为自适应阈值条件,对切层厚度线性梯度增长,得到此处切片的最大切层厚度与最终内边界面积,实现切层厚度的自适应。最后累加各切片间台体体积得到非封闭三维点云总体积。采用2种类别的13组数据对比所提算法与基线算法的体积测量准确度,结果表明所提算法的测量准确度优于基线算法,相对误差最低为0.09%,最高为1.73%。 展开更多
关键词 几何量计量 体积测量 自适应切层厚度 非封闭三维点云 结构光 切片点云内边界
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基于改进ICP算法的大尺寸焊接构件三维形貌测量
12
作者 蔡引娣 王宇轩 +2 位作者 牛超 朱祥龙 康仁科 《光学精密工程》 北大核心 2025年第9期1396-1406,共11页
为了实现大尺寸构件三维形貌的高精度、高效率测量,提出基于改进迭代最近点算法的大尺寸构件三维形貌测量方法。针对双目结构光系统在实际测量中易受系统误差影响、相位展开不准确等问题,提出互补正反格雷相移结构光编码方法。该方法采... 为了实现大尺寸构件三维形貌的高精度、高效率测量,提出基于改进迭代最近点算法的大尺寸构件三维形貌测量方法。针对双目结构光系统在实际测量中易受系统误差影响、相位展开不准确等问题,提出互补正反格雷相移结构光编码方法。该方法采用鲁棒像素分类法对正反格雷码进行二值化,采用改进的高斯滤波算法对相移码图像进行滤波处理。为了提高点云拼接算法的精度,提出改进迭代最近点云拼接算法。该算法对相邻视角公共区域点云进行提取和法向量筛选,避免非公共区域点云对拼接效果的影响,并将列文伯格优化算法引入迭代最近点云拼接算法中,解决大尺寸构件三维形貌测量钟点云拼接算法对点云初始位置敏感、容易受到噪声干扰等问题。改进迭代最近点云拼接算法相较传统迭代最近点云拼接算法精度提升55%,拼接效率提升数倍,迭代次数减少61%。实验结果表明,在被测物体距离相机镜头测量距离700 mm,相机夹角为65°的条件下,大尺寸构件三维形貌测量系统的长度测量精度优于450μm/m,相邻视角点云拼接计算用时约25 ms,满足大尺寸焊接构件三维形貌测量的精度和效率要求。 展开更多
关键词 三维形貌测量 双目结构光 鲁棒像素分类法 改进迭代最近点 正反互补格雷码
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玻璃影响下的线结构光测量系统模型
13
作者 夏国峰 蔡柏林 陈向成 《应用光学》 北大核心 2025年第5期1097-1103,共7页
为了消除玻璃厚度对线结构光三维测量系统的影响,构建了一个新的三维测量模型。基于斯涅尔定律建立了相机折射模型,精确计算出玻璃影响下光线的传播路径,提出了一种新的标定方法,实验得到相机的重投影误差为0.23像素;同时提出了一个新... 为了消除玻璃厚度对线结构光三维测量系统的影响,构建了一个新的三维测量模型。基于斯涅尔定律建立了相机折射模型,精确计算出玻璃影响下光线的传播路径,提出了一种新的标定方法,实验得到相机的重投影误差为0.23像素;同时提出了一个新的平面校正方法,通过激光平面、折射面和玻璃厚度之间的关系,可快速完成所有激光平面校正,点云拟合平面的均方根误差可达0.32 mm,绝对距离误差可达0.26 mm。实验结果表明,所提方法具有良好的测量精度,在工业领域具有一定的实用性。 展开更多
关键词 线结构光 相机折射模型 激光平面校正 三维测量
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基于标定线的钢轨位移监测系统
14
作者 陈春雷 韩志 +3 位作者 赵紫珅 王发灯 任盛伟 王宁 《铁道建筑》 北大核心 2025年第6期38-43,共6页
轨道交通基础设施动态检测是指导线路养护维修、保障列车运行安全的重要手段。轨道几何检测系统因其高效、准确而得以广泛应用于轨道几何不平顺检测。然而,动态检测过程中列车荷载引起的钢轨位移变化未被考虑,无法建立动态检测数据与高... 轨道交通基础设施动态检测是指导线路养护维修、保障列车运行安全的重要手段。轨道几何检测系统因其高效、准确而得以广泛应用于轨道几何不平顺检测。然而,动态检测过程中列车荷载引起的钢轨位移变化未被考虑,无法建立动态检测数据与高精度静态测量数据之间的良好映射关系,导致轨道几何检测系统无法向国家计量标准溯源。本文设计了基于标定线的钢轨位移监测系统,用于在标定线监测检测列车荷载引起的钢轨位移变化,并通过精度评估分析验证了该系统方法的可行性。结果表明,监测系统在测量钢轨横向位移和垂直位移变化时误差小于0.07 mm,符合轨道几何检测系统动态校准对钢轨位移监测系统的不确定度要求。 展开更多
关键词 轨道几何 钢轨荷载位移 动态校准 补偿修正 结构光测量
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基于斑点位置编码的多线结构光三维测量系统
15
作者 陈存存 李小庆 徐玉华 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期1045-1051,共7页
针对多线结构光三维测量系统多线编号识别问题,文章提出一种新的合成编码方式,即投射一张编码斑点图和一张多线图,利用斑点分布对多线编、解码,实现多线编号识别。通过Unreal Engine 4仿真单目线结构光系统,验证该方法可行。利用投影仪... 针对多线结构光三维测量系统多线编号识别问题,文章提出一种新的合成编码方式,即投射一张编码斑点图和一张多线图,利用斑点分布对多线编、解码,实现多线编号识别。通过Unreal Engine 4仿真单目线结构光系统,验证该方法可行。利用投影仪和相机搭建基于斑点位置编码的多线结构光实物三维测量系统,进行实验,结果表明该系统在距离40 cm左右、不依靠对物体贴标志点即可完成对物体的三维测量,精度达0.1542 mm。 展开更多
关键词 线结构光 合成编码 Unreal Engine 4 三维测量
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高反射表面上的结构光三维测量技术
16
作者 朱勇建 张辰宇 +1 位作者 王栋 张力 《激光杂志》 北大核心 2025年第5期1-10,共10页
结构光三维测量技术是目前发展最快且应用最广泛的技术之一。然而,对高反射物体表面的三维测量仍然是最具挑战性的问题。原因是亮面物体的表面反射使得无法从相机收集的图像中提取物体的特征信息。这个问题限制了结构光三维视觉测量系... 结构光三维测量技术是目前发展最快且应用最广泛的技术之一。然而,对高反射物体表面的三维测量仍然是最具挑战性的问题。原因是亮面物体的表面反射使得无法从相机收集的图像中提取物体的特征信息。这个问题限制了结构光三维视觉测量系统在工业生产领域的大规模应用。对用于高亮物体表面的三维测量技术进行分类和讨论,介绍了各种技术的基本原理及优缺点,重点介绍了基于高动态范围成像、条纹反射和偏振的测量方法。根据文章内容,研究人员可以根据不同的应用需求和测量条件选择相应的最佳三维测量方法,从而能够更准确地重建高反射表面的三维地形。还可为深入研究高亮物体表面的结构光三维测量技术提供有益的参考。 展开更多
关键词 结构光三维测量 镜面反射 高动态范围成像 条纹反射 偏振
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圆结构光系统深孔圆度测量方法研究 被引量：2
17
作者 陈振亚 马卓强 +4 位作者 李翔 沈兴全 杨尚进 苗鸿宾 卢传杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期194-200,共7页
圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法... 圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。 展开更多
关键词 圆结构光 圆度测量 刚体变换 误差补偿
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基于多目视觉线结构光的辊压件在线测量系统 被引量：1
18
作者 李阿蒙 吴元江 +5 位作者 林晓婷 张永刚 陈未来 唐鑫 周迎春 郭继平 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第34期14709-14715,共7页
为实现辊压成形钢材生产线上运动工件表面轮廓及关键几何结构尺寸非接触下高精度快速在线测量,提出了一种基于多目视觉线结构光的辊压件在线测量系统。该系统首先通过多目标定原理并采用一个平面标靶来实现高精度全局标定,计算多测头测... 为实现辊压成形钢材生产线上运动工件表面轮廓及关键几何结构尺寸非接触下高精度快速在线测量,提出了一种基于多目视觉线结构光的辊压件在线测量系统。该系统首先通过多目标定原理并采用一个平面标靶来实现高精度全局标定,计算多测头测量坐标系空间位姿关系,然后采用二阶算法进行图像高精度的投影校正完成三维重建,最后提取亚像素级的光条纹中心,通过剪枝算法去除条纹中心线上的随机误差,获取线结构光精确的点云数据,重构出工件的横截面特征,并测量计算其折弯角数值和外轮廓尺寸,在线监控工件外轮廓尺寸。测量试验表明,该在线测量系统精度为0.05 mm,具有较高精确度与准确性,可大幅度提升工件检测效率,在辊压成形工件测量产业具有良好应用前景。 展开更多
关键词 多目视觉 线结构光 在线测量 辊压成形件
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基于结构光的铆钉凹凸量双目视觉检测方法 被引量：3
19
作者 余厚云 孙建阳 +4 位作者 孙艺洪 付攀 温亚鑫 单英轩 程雅妮 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期34-41,共8页
为了弥补飞机铆钉凹凸量的传统检测方式在精度、效率及稳定性方面的不足,提出了一种基于结构光的铆钉凹凸量双目视觉检测方法。首先通过工业投影仪将结构光投射到铆接表面,由双目相机采集投影图像。然后根据铆钉边缘特征提取出铆接区域... 为了弥补飞机铆钉凹凸量的传统检测方式在精度、效率及稳定性方面的不足,提出了一种基于结构光的铆钉凹凸量双目视觉检测方法。首先通过工业投影仪将结构光投射到铆接表面,由双目相机采集投影图像。然后根据铆钉边缘特征提取出铆接区域,并采用改进的格雷码解相位方法计算铆接区域表面的相位信息。根据相位信息匹配特征点,利用视差原理计算出点云。最后通过点云数据处理,计算出铆钉的凹凸量。制作标准件并完成了凹凸量测量试验,测量误差在±20μm以内,重复测量标准差小于3μm,单个铆钉测量用时约2.2 s,能够满足现场测量精度和效率要求。 展开更多
关键词 飞机蒙皮 铆钉凹凸量 结构光 视觉测量 三维点云
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融合结构光的折反射全景单目视觉测距 被引量：4
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作者 张越 张宁 +3 位作者 徐熙平 张裕 张恺霖 朱旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期490-503,共14页
无人机在大机动运动时视场变化较大,在弱纹理环境下视觉特征易丢失,这降低了视觉距离测量的精度。针对此问题,本文将折反射全景相机与结构光相结合,进一步提出了融合结构光的折反射全景单目视觉测距方法。在本研究中,为了提高测距方法... 无人机在大机动运动时视场变化较大,在弱纹理环境下视觉特征易丢失,这降低了视觉距离测量的精度。针对此问题,本文将折反射全景相机与结构光相结合,进一步提出了融合结构光的折反射全景单目视觉测距方法。在本研究中,为了提高测距方法的精度以及处理速度,首先对结构光进行感兴趣区域(ROI)提取,并运用中值滤波对激光条纹图像进行去噪后,再采用改进的Steger算法进行亚像素级别的结构光光条中心坐标提取。其次,运用最小二乘原理对提取的亚像素点进行曲线拟合,得到结构光的曲线方程。最后,通过理论推导求取空间平面参数,建立测距目标函数,进一步求得距离信息。实验结果表明:在不同场景下,所提出测距方法的测距精度均在3%以内,证明了该方法的有效性。满足无人机在大机动运动条件下以及弱纹理场景中稳定可靠的测距需求,进一步提升了无人机环境感知能力。 展开更多
关键词 结构光 折反射全景相机 单目测量 亚像素 平面拟合
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