免费论文：微小形貌三维视觉测量技术研究

计算机视觉三维测量具有非接触、动态响应快、系统柔性好等特点，以结构光为代表的视觉测量方法已成为解决物体表面形貌测量、空间位置测量、三维运动信息获取等许多在线测量的最有效途径之一。受限空间内微小物体三维形貌的在线测量是当今国内外学者研究的一个热点，常规结构光视觉传感器体积较大，无法应用于受限空间内微小物体在线测量应用场合，需要设计小型化结构光视觉传感器。论文围绕国家自然科学基金项目——“小型数字结构光视觉传感器研究”，针对小型物体形貌的三维测量，研究了镜像式结构光视觉的测量原理，设计了小型结构光视觉传感器，搭建了测量系统，标定了系统参数，并进行了实际实验。论文的主要内容包括： 1、综述了三维形貌视觉测量方法，分析了国内外微小形貌测量技术的研究现状。研究了线结构光模式和正弦结构光模式的三维形貌视觉测量原理，详细分析了正弦结构光测量模型中的相位移动测量原理。 2、研究了适用于受限空间测量的小型结构光视觉传感器的结构方案，采用了以投影仪和光纤传像束为主的柔性投射统，提出了镜像式结构光探测头的结构方案，给出了结构参数设计的优化方法，建立了测头三维测量的数学模型。 3、针对小尺寸视觉测量中的摄像机标定，设计了一种复合型平面靶标，通过点与圆的外切点，在单个结构单元中产生多达12 个具有透视投影不变性的标定点，并对其中隐性标定点的透视投影不变性进行了证明。 4、提出了一种基于边缘片段的复杂背景图像中椭圆特征的自动提取方法，为简化视觉测量中参数标定的过程、提高标定效率和标定精度奠定了基础。 5、建立了小型物体形貌三维测量系统，对测量系统中的摄像机参数、结构光参数进行了标定实验，以金属垫片、V 型槽为测量对象，进行实际测量，实现了小型物体形貌的三维测量与重构，分析了测量精度及相关影响因素。 论文所研究的微小形貌三维视觉测量技术，为实现受限空间内微小型物体的三维形貌测量提供了一种有效途径。

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