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双目视觉三维测量技术研究与应用
周科杰
Subtype硕士
2019-06
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院光电技术研究所
Degree Name工学硕士
Keyword双目视觉 三维测量 摄像机标定 立体匹配 燃料组件
Abstract

计算机视觉技术自上世纪80年代提出并经过几十年的发展,如今已经广泛应用于多种尖端科技领域。双目立体视觉作为计算机视觉的一个分支,常常被用于解决如目标测量、目标定位、三维重建等问题。核反应堆燃料组件是核能系统产生能量的核心部件,对燃料组件的精确测量是整个核能系统安全稳定运行的保障。传统接触式测量,速度慢,风险大,成本高。双目视觉具有非接触,成本低,测量速度快等优点,有实现燃料组件非接触测量的潜力。本文对双目视觉三维测量的各项技术进行了深入研究,设计了双目视觉系统,并对该系统应用于燃料组件尺寸测量进行了尝试。

在双目视觉标定方面,本文首先对单摄像机的成像模型、经典的单摄像机标定方法、双目摄像机标定原理进行了深入研究。在此基础上,搭建了双目视觉系统,以实心圆靶标标定板作为标定物对系统进行标定,经多次重复实验表明,系统标定精度稳定在0.06个像素左右

在图像特征提取与立体匹配方面,本文对立体匹配的基本理论,经典的特征提取算法等进行了理论研究和分析。在此基础上,本文设计了一种基于极线校正的NCCnormalized cross correlation)特征点匹配方法,以燃料组件标准块图像作为匹配对象,经多次重复实验表明,该方法可以有效的完成关键特征点的匹配。

最后,本文对常见的双目视觉三维测量方法进行了研究和对比,提出了一种改进的角点重建的双目视觉三维测量方法。并将其应用到燃料组件标准块对角距测量中,经多次重复实验表明本文算法的测量精度达到0.015mm,可以满足核电站对燃料组件测量精度的需求,实验证明双目视觉三维测量技术可以被应用于解决燃料组件的非接触测量难题。

计算机视觉技术自上世纪80年代提出并经过几十年的发展,如今已经广泛应用于多种尖端科技领域。双目立体视觉作为计算机视觉的一个分支,常常被用于解决如目标测量、目标定位、三维重建等问题。核反应堆燃料组件是核能系统产生能量的核心部件,对燃料组件的精确测量是整个核能系统安全稳定运行的保障。传统接触式测量,速度慢,风险大,成本高。双目视觉具有非接触,成本低,测量速度快等优点,有实现燃料组件非接触测量的潜力。本文对双目视觉三维测量的各项技术进行了深入研究,设计了双目视觉系统,并对该系统应用于燃料组件尺寸测量进行了尝试。

在双目视觉标定方面,本文首先对单摄像机的成像模型、经典的单摄像机标定方法、双目摄像机标定原理进行了深入研究。在此基础上,搭建了双目视觉系统,以实心圆靶标标定板作为标定物对系统进行标定,经多次重复实验表明,系统标定精度稳定在0.06个像素左右

在图像特征提取与立体匹配方面,本文对立体匹配的基本理论,经典的特征提取算法等进行了理论研究和分析。在此基础上,本文设计了一种基于极线校正的NCCnormalized cross correlation)特征点匹配方法,以燃料组件标准块图像作为匹配对象,经多次重复实验表明,该方法可以有效的完成关键特征点的匹配。

最后,本文对常见的双目视觉三维测量方法进行了研究和对比,提出了一种改进的角点重建的双目视觉三维测量方法。并将其应用到燃料组件标准块对角距测量中,经多次重复实验表明本文算法的测量精度达到0.015mm,可以满足核电站对燃料组件测量精度的需求,实验证明双目视觉三维测量技术可以被应用于解决燃料组件的非接触测量难题。

计算机视觉技术自上世纪80年代提出并经过几十年的发展,如今已经广泛应用于多种尖端科技领域。双目立体视觉作为计算机视觉的一个分支,常常被用于解决如目标测量、目标定位、三维重建等问题。核反应堆燃料组件是核能系统产生能量的核心部件,对燃料组件的精确测量是整个核能系统安全稳定运行的保障。传统接触式测量,速度慢,风险大,成本高。双目视觉具有非接触,成本低,测量速度快等优点,有实现燃料组件非接触测量的潜力。本文对双目视觉三维测量的各项技术进行了深入研究,设计了双目视觉系统,并对该系统应用于燃料组件尺寸测量进行了尝试。

在双目视觉标定方面,本文首先对单摄像机的成像模型、经典的单摄像机标定方法、双目摄像机标定原理进行了深入研究。在此基础上,搭建了双目视觉系统,以实心圆靶标标定板作为标定物对系统进行标定,经多次重复实验表明,系统标定精度稳定在0.06个像素左右

在图像特征提取与立体匹配方面,本文对立体匹配的基本理论,经典的特征提取算法等进行了理论研究和分析。在此基础上,本文设计了一种基于极线校正的NCCnormalized cross correlation)特征点匹配方法,以燃料组件标准块图像作为匹配对象,经多次重复实验表明,该方法可以有效的完成关键特征点的匹配。

最后,本文对常见的双目视觉三维测量方法进行了研究和对比,提出了一种改进的角点重建的双目视觉三维测量方法。并将其应用到燃料组件标准块对角距测量中,经多次重复实验表明本文算法的测量精度达到0.015mm,可以满足核电站对燃料组件测量精度的需求,实验证明双目视觉三维测量技术可以被应用于解决燃料组件的非接触测量难题。

MOST Discipline Catalogue工学 ; 工学::仪器科学与技术
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/9119
Collection光电技术研究所博硕士论文
Recommended Citation
GB/T 7714
周科杰. 双目视觉三维测量技术研究与应用[D]. 中国科学院光电技术研究所. 中国科学院大学,2019.
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