三坐標(biāo)機(jī)與立體視覺(jué)的系統(tǒng)集成與信息融合的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在逆向工程中，自由曲線曲面的測(cè)量一直以來(lái)是逆向工程的重要組成部分，受到眾多學(xué)者的關(guān)注。計(jì)算機(jī)視覺(jué)與三坐標(biāo)機(jī)是反求工程中不同的兩種測(cè)量手段的代表，他們各具有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。作為非接觸式測(cè)量的代表，計(jì)算機(jī)立體視覺(jué)測(cè)量具有速度快、靈活、采樣范圍廣、有利于整體形狀信息的獲取等優(yōu)點(diǎn)，可以方便地提取物體的邊界輪廓與特征信息，其缺點(diǎn)是測(cè)量精度較差；三坐標(biāo)機(jī)作為接觸測(cè)量的設(shè)備之一，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，魯棒性能優(yōu)越，但作為逐點(diǎn)測(cè)量的設(shè)備，是在人為

2、制定的測(cè)量規(guī)則指導(dǎo)下，對(duì)產(chǎn)品原型進(jìn)行測(cè)量獲取三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品表面的數(shù)字化，其測(cè)量效率低，測(cè)量過(guò)程過(guò)分依賴于測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)，特別是在未知產(chǎn)品幾何數(shù)值模型的前提下，難以保證測(cè)點(diǎn)分布的合理性。
　　基于線結(jié)構(gòu)光-立體視覺(jué)與三坐標(biāo)機(jī)信息集成技術(shù)的集成式測(cè)量以其測(cè)量精度高、速度快、智能化程度高而成為一種很有前途的測(cè)量方法，特別是如能實(shí)現(xiàn)二者信息的融合，將勢(shì)必大大提高集成系統(tǒng)的測(cè)量速度和精度。
　　本文就線結(jié)構(gòu)光-立體視覺(jué)與三坐標(biāo)機(jī)

3、系統(tǒng)集成與信息融合的一些關(guān)鍵性技術(shù)展開(kāi)了研究，其主要內(nèi)容包括：
　　1）主動(dòng)輪廓提取技術(shù)。主動(dòng)輪廓（又稱為蛇形輪廓）為計(jì)算機(jī)立體視覺(jué)提供了獲取線激光器掃描曲線在攝像機(jī)圖像中曲線輪廓的方法。線結(jié)構(gòu)光測(cè)量數(shù)據(jù)在每條掃描線內(nèi)測(cè)量點(diǎn)排列密集、雜亂，且測(cè)量點(diǎn)之間沒(méi)有明顯的拓?fù)潢P(guān)系，無(wú)法直接應(yīng)用于CAD系統(tǒng)中建模。主動(dòng)輪廓提取的曲線則為測(cè)量點(diǎn)之間建立了拓?fù)潢P(guān)系。
　　2） B樣條最佳逼近。以差分法提取的主動(dòng)輪廓包含了大量的曲線數(shù)據(jù)，不利

4、于數(shù)據(jù)的保存與結(jié)果后處理。利用B樣條曲線去逼近輪廓曲線，大大減少了輪廓曲線的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，且使得曲線變得更為光滑，也給曲線的后處理帶來(lái)了方便。
　　3） B樣條曲線變形（修改）技術(shù)?；谖锢砟Ｐ偷腂樣條曲線變形是在盡量維持曲線整體輪廓特征的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。它不像其它局部變形技術(shù)那樣會(huì)產(chǎn)生局部的“腫塊”,從而影響了曲線的整體輪廓特征?；谖锢砟Ｐ偷腂樣條曲線變形在力學(xué)上類似于一根曲桿在外力作用下產(chǎn)生整體變形，其數(shù)學(xué)模型上就好像在原有曲線

5、的基礎(chǔ)上，加上了一條光滑的誤差擬合曲線。本文將此技術(shù)應(yīng)用于線結(jié)構(gòu)光-立體視覺(jué)與三坐標(biāo)機(jī)信息的融合，實(shí)現(xiàn)利用三標(biāo)機(jī)測(cè)量的精確數(shù)據(jù)去修正立體視覺(jué)測(cè)量的曲線，從而提高視覺(jué)測(cè)量的精度，減少利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量的數(shù)據(jù)量，提高了測(cè)量效率與測(cè)量精度。
　　4）攝像機(jī)的標(biāo)定。攝像機(jī)的標(biāo)定建立了三維數(shù)據(jù)點(diǎn)與攝像機(jī)像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)立體視覺(jué)系統(tǒng)最為重要的一環(huán)。利用三坐標(biāo)機(jī)的測(cè)頭實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的標(biāo)定為立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)和三坐標(biāo)機(jī)的集成建立了數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)