圆结构光视觉检测系统标定方法的研究

视觉检测

北京化工大学

硕士学位论文

圆结构光视觉检测系统标定方法的研究

姓名：张圆

申请学位级别：硕士

专业：控制科学与工程

指导教师：王颖

20100522

视觉检测

摘要

圆结构光视觉检测系统标定方法的研究

摘要

管道运输以其安全、经济、高效的特点日益成为输送石油和气体等能源的主要手段，由于油气管道所输送的对象大部分都具有易燃、易爆、高腐蚀性等特点，因此管道的定期检测和维护对于保障安全生产具有重要的意义。

基于光学三角法的结构光视觉检测技术以其非接触、精度高、速度快、自动化程度高、鲁棒性高等特点被广泛用于三维形貌测量。通过将圆结构光视觉检测系统的探头深入到管道内部，可以实现管道内壁精确的三维测量。圆结构光视觉检测系统的精确标定对于提高圆结构光视觉检测系统的测量精度具有重要意义，因此圆结构光视觉检测系统的标定方法已成为结构光视觉检测技术的研究重点。

本论文主要围绕国家自然科学基金项目一管道内表面三维形貌视觉检测理论与技术研究，针对基于圆结构光的管道内表面视觉检测系统所涉及的结构光标定技术及其存在的问题，从理论、方法和实验上进行了较深入的研究，并进行了实验验证。

本论文在研究圆结构光视觉检测原理以及摄像机和圆结构光数学模型的基础上，设计了圆结构光视觉检测系统标定方案，同时研究了圆结构光条中心以及靶标角点的亚像素特征提取方法。在研究结构光标定方法的基础上，设计了适合圆结构光标定的平面靶标，提出了基于交比不变原理

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北京化工大学硕士学位论文

和平面靶标，以摄像机坐标系为基准，基于不同平面间的坐标转换，构建空间圆结构光标定点的方法。最后搭建了圆结构光标定系统，基于ＶＣ＋＋６．Ｏ以及Ｍａｔｌａｂ程序语言，实现了圆结构光视觉检测系统的标定，并进行了误差分析。

实验结果表明，本文所提出的圆结构光标定方法能够快速有效地完成标定，标定结果精度较高，达到了预期目标。

关键词：圆结构光，标定，交比不变，平面靶标，图像特征提取

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