基于旋轉對稱三角測量視覺傳感器的高分辨率三維信息獲取技術研究.pdf

1、信息獲取是信息科學的重要分支,是傳統傳感技術與其他多學科的發(fā)展與交叉融合的產物,表現為信息獲取的高精度、高速度、集成化、智能化等特性.三維信息的獲取是信息獲取的重要組成部分,研究如何獲取物體在二三維空間中表現出的幾何結構和尺度信息,主要是在傳統的二維投影尺寸上增加深度信息,更仝面真實的表示被測物體.隨著科技水平的不斷發(fā)展,三維信息的獲取在科學研究和工業(yè)生產中體現出越來越重要的地位. 本文以三維信息獲取技術為主線,針對集成視覺系統

2、的旋轉對稱三角位移傳感器(RST Rotationaly Symmetric Triangulation),從信息獲取的傳感器融合、有效性、物理極限和測量效率等角度,研究了高分辨率三維信息獲取技術.主要工作包括: 1 研究了旋轉對稱型激光二角位移傳感器(RST)與視覺測量系統的集成.給出了傳感器的原理與設計,實現了多傳感器在物理層上的融合. 2 研究了RST傳感器在安裝和調整時引入的系統誤差與補償技術.提出了該傳感器的幾

3、何光學測量模型;重點研究了由于投射激光偏離旋轉軸和圖像傳感器的傾斜等因素造成系統旋轉對稱性下降而引起的誤差因素;針對旋轉對稱性下降情況下的圓環(huán)缺失,提出了基于神經網絡的誤差補償方法.給出了該傳感器實驗樣機位移測量的不確定度. 3 研究了RST位移測量的不確定度極限.重點研究了RST中的激光散斑現象,從散斑統計學的角度,首次推導了激光散斑引起的旋轉對稱三角法位移測量不確定度的極限,結果表明在光學粗糙表面上,該極限由投射激光波長,光

4、學系統入瞳對投射光斑所張的立體角,以及光學系統主光軸與旋轉軸的夾角確定;這一結論同樣適用于其他變形成像(anamorphic)的激光三角法. 4 基于RST的工作方式,研究了利用集成視覺系統的掃描移動來獲得被測物體的低分辨率三維信息的方法.針對近景攝影測量中被測物缺乏足夠的紋理細節(jié)問題,提出了一種基于對稱多基線圖像序列的匹配方法;利用亞象素匹配提高其精度,并獲得一個連續(xù)的三維邊緣:僅針對物體的邊緣特征進行匹配,從而提高了三維信息