结构光方法测量过程主要包括两个步骤(共4页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 结构光方法测量过程主要包括两个步骤: 第一步:由激光投射器根据测量需要投射可控制的光点、光条或光面结构光到物体表面形成特征点,并调节 CCD 摄像机与视频采集软件,拍摄关于特征点的图像。 第二步: 建立合理的坐标系。然后由物体表面投射光图案的几何形态特征,通过滤噪,图像处理等步骤,提取得到特征点形成的像素坐标。再通过模式识别判断物体表面形状,利用激光器和 CCD 摄像机在空间中的位置等参数,利用三角法测量原理反求得原特征点的坐标。 在实际应用中,线结构光测量系统由于其快速、精确、稳定性好,而且结构简单,易于实现,相比点结构光提高了效率,又避免了面结构光方法的复杂性,
2、因此在各个应用领域,如制造业、军事、医学上获得了更广泛的应用。本项目中采用的也是线结构光系统,因此本论文的内容都围绕线结构光测量系统展开。 线结构光法比起点结构光法,测量得到的信息量大大增加,而其实现的系统复杂性并没有增加,因而得到了广泛应用。该方法也是基于三角测量原理,所不同的是采用线光源代替点光源。由激光器投射线激光作为光源,与物体表面相交时,在物体表面产生亮光条。该光条由于物体表面形状的变化而受到调制,表现在图像中则是光条发生了偏移和断续,偏移的程度与形状有关。通过这种关系,对 CCD 拍摄到的图像进行处理,就可以求取物体的形状。线结构光测量系统的研究现状 目前,对线结构光测量系统的研究
3、,主要集中在模式识别与标定方法的研究上。这就需要对 CCD 摄像机拍摄的图像进行处理,通过滤噪与二值化,光条中心提取等步骤提取出有用信息后,对信息进行分析,来判断出被测物体的形状与位置。 其中,对滤噪有各种线性与非线性滤波器方法;二值化处理要设计合适的阈值;对光条中心提取这一步有细化法、水平中值法、灰度重心法、阈值法等;对被测物体形状的识别,有基于 Hough 变换的圆检测、线检测等方法;标定方法则有直接线性法标定、基于简单三角法的几何标定、基于多幅图像对应点变换的自标定方法、基于非数学的方法如人工神经网络法等。线结构光三维视觉检测模型的建立,主要方法有:基于较精确数学模型的解析三角法、基于透
4、视投影的方法、和基于非数学模型的方法,如神经网络法等。根据具体的检测情况与精度与效率要求,模型建立的方法也是多种多样的在线结构光测量系统中,一般要用到三种坐标系:世界坐标系,摄像机坐标系与图像坐标系 滤噪滤波算法分为空域滤波,频域滤波与二值形态学滤波三大类11。其中空域主要有均值与中值滤波器算法;频域主要有各种低通与高通滤波法;形态学滤波主要有二值高斯高/低通滤波器等。但在本实验中,信号光条处在图像频域的高频部分,各种散粒噪声也处在高频部分,用频域滤波难以去除。因此,频域滤波不适用于本实验中图像的处理。 8 化后的开启与闭合运算。滤波与二值化结合起来,就可以把 CCD 摄像机拍摄到的原始图片转
5、化为滤除了噪声的二值化图像,以供下一步处理。在实际应用中,由于 CCD 摄像机拍摄到的图片质量与要达到的目的不同,所以有各种适用于不同场合的滤噪与二值化算法。 (1) 空域与频域滤波法 均值滤波器是最简单的线性滤波器。其基本方法是用对每个像素,用其周围若干像素的平均灰度值来代替该像素的灰度值。因为噪声常表现为一些孤立点,故使用此方法通过消除孤立点来减小噪声。设 f(x,y)为原有含噪声的图像,经过邻域平均处理后为 g(x,y),则 ,( , ) (1/ ) ( , )m n Sg x y M f x y= (2-4) 其中 S 为邻域像素点集;M 为 S 中像素点个数。对全图像像素依次如此处理
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