基于機(jī)器視覺的特殊管道靜態(tài)參數(shù)高精度測量技術(shù)研究.pdf

1、特殊管道在航天、能源、化工、武器等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,其靜態(tài)參數(shù)測量是管道設(shè)計(jì)、研究和使用過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。隨著特殊管道的研制水平、生產(chǎn)工藝以及使用要求的不斷提高,我國現(xiàn)有的測量設(shè)備難以滿足當(dāng)前的測量需要,因此研究高精度、高效率和自動(dòng)化的特殊管道靜態(tài)參數(shù)測量技術(shù)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文在研究相關(guān)測量設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀、局限性以及充分了解用戶使用要求的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套高性能的特殊管道靜態(tài)參數(shù)測

2、量系統(tǒng)。論文針對特殊管道靜態(tài)參數(shù)視覺測量中的技術(shù)難點(diǎn),詳細(xì)而深入地研究了特殊管道測量環(huán)境下視覺測量分系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、靶標(biāo)圖像的預(yù)處理、基于圖像測量的高精度定位和靜態(tài)參數(shù)測量的實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù),并提出了相應(yīng)的解決方案。
　　 1.對特殊管道測量環(huán)境下的視覺測量分系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了適合特殊管道內(nèi)視覺測量所需的均勻照明光源,建立了最優(yōu)景深的數(shù)學(xué)模型,利用該模型對光學(xué)成像進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了測量靶標(biāo)的清晰成像。
　　

3、 2.針對靶標(biāo)圖像的噪聲多樣性、低對比度等特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的圖像預(yù)處理方法:提出了一種基于局部梯度模的混合噪聲抑制算法,有效地消除了多種噪聲對靶標(biāo)圖像的不良影響；設(shè)計(jì)了一種基于模糊推理的自適應(yīng)分段非線性圖像增強(qiáng)方法,改善了靶標(biāo)圖像的對比度；針對不同的靶標(biāo)圖像,采用基于邊緣檢測的局部最大類間方差法閾值法,對其實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的分割。
　　 3.利用測量靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)了特殊管道內(nèi)視覺測量中的攝像機(jī)的現(xiàn)場標(biāo)定和校正:針對特殊管道身管彎曲度

4、的測量,提出了一種基于同心圓靶標(biāo)現(xiàn)場標(biāo)定的畸變校正方法；為了適應(yīng)變錐度內(nèi)腔參數(shù)的測量,設(shè)計(jì)了一種基于標(biāo)尺刻度特征的畸變校正方法。利用上述方法對特殊管道內(nèi)視覺測量中的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定和校正后,在一定程度上提高了系統(tǒng)的測量精度。
　　 4.針對不同的測量靶標(biāo),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的基于圖像測量的高精度定位方法:提出了一種基于特征角點(diǎn)匹配聚類的自適應(yīng)靶標(biāo)定位方法,有效地消除了進(jìn)深擾動(dòng)對靶標(biāo)定位所引入的不良影響；提出了一種基于幾何特征約束殘差

5、修剪的光斑定位方法,實(shí)現(xiàn)了靶標(biāo)上復(fù)雜激光光斑的高精度定位；提出了一種基于塊匹配灰度補(bǔ)償?shù)幕瑒?dòng)標(biāo)尺刻度精確定位方法,克服了光照環(huán)境變化對標(biāo)尺刻度定位的不良影響。
　　 5.針對復(fù)雜管道內(nèi)的苛刻測量要求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)參數(shù)的高精度測量方法:提出了一種基于雙激光準(zhǔn)直CCD的彎曲度測量方法,克服了進(jìn)深測量過程中隨機(jī)擾動(dòng)所引入的不良影響,提高了方位角的測量精度；設(shè)計(jì)了一種基于滑動(dòng)正交雙標(biāo)尺的變錐度內(nèi)腔參數(shù)測量方法,實(shí)現(xiàn)了變錐度內(nèi)腔參數(shù)的