三维测量_三维测量方法 - CSDN
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  • 应用立体视觉技术实现三维测量

    千次阅读 2007-05-10 21:08:00
    工作步骤:一.摄像机定标,求解摄像机内部参数;二.对目标物体多角度采集图像,利用SIFT提取特征描述子;三.根据特征描述子确定多幅图像之间特征点匹配关系(RBF);...计算选定点对的空间三维坐标,测量距离。 
     
    
    工作步骤:
    一.摄像机定标,求解摄像机内部参数;
    二.对目标物体多角度采集图像,利用SIFT提取特征描述子;
    三.根据特征描述子确定多幅图像之间特征点匹配关系(RBF);
    四.根据特征点对的匹配关系计算图像对的基础矩阵;
    五.由基础矩阵分解得到不同角度下摄像机内外部参数矩阵;
    六.计算选定点对的空间三维坐标,测量距离。
     
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  • 三维测量综述

    2020-07-30 23:30:03
    非接触式三维测量综述。
  • 基于结构光的三维测量学习笔记

    万次阅读 2018-02-05 11:39:02
    原理:通过直接测量光传播的时间,确定物体的面型。发射脉冲信号,接受发射回的光,计算距离。 精度:毫米级 优点:原理简单,可避免阴影和遮挡等问题,且仪器便携化。 缺点:精度相对较低 1.2莫尔条纹法 ...

    1.几种比较成熟的方法

    1.1飞行时间发

    原理:通过直接测量光传播的时间,确定物体的面型。发射脉冲信号,接受发射回的光,计算距离。

    精度:毫米级

    优点:原理简单,可避免阴影和遮挡等问题,且仪器便携化。

    缺点:精度相对较低


    1.2莫尔条纹法

    原理:采用两组光栅,一个主光栅,一个基准光栅,通过基准光栅来检测轮廓表面的主光栅,并根据条纹规律来推算物体的轮廓面型。

    优点:过程运算量小,比较容易实现快速测量。

    缺点:单从莫尔等高线不能判定物体凹凸,且光栅制作存在局限性,一般应用于工业在线质量检测。

    主要两类:影像型莫尔条纹和投影型摩尔条纹

    ①影像型摩尔条纹

     优点:测量精度高

    缺点:要求较大光栅面积,至少覆盖待测轮廓,且光栅要紧挨待测物体

    ②投影莫尔法


    将一个光栅投射到被测物体上,旁边使用另一个光栅观测行程的摩尔条纹,分析观测到的摩尔条纹,就可得到深度信息。

    优点:适合测量较大物体。


    1.3立体视觉发

    原理:由多幅图像(一般两幅)来获取物体三维几何信息的方法。主要模仿生物,几乎所有具备视觉的生物,都是两个眼睛。利用成像设备从不同位置获取被测物体的两幅图像,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体的三维几何信息。

    优点:原理简单,对材质颜色等物面性质及背景光等环境因素要求较低,在超大型三维测量如建筑物测量中具有不可替代的优势。
    缺点:系统需要预先标定,当测量环境发生变化时,相机参数需要重新调节。很难获取无纹理区域的信息
    应用:谷歌无人车


    1.4激光三角法

    原理:线扫描法的一种,是用线光源投射到待测物体表面,然后经过一侧一维的扫描,获得整个物体的深度信息。


    每次投射器投射一条光线到物体上,摄像机对带有光条纹的物体成像,图像上的光线特征恰恰对应投射器的光线。根据三角测量原理,可确定落在物体上光线的深度信息。

    优点:原理简单,精度较高,因为使用单色性好的激光使得这种方法很少受物体表面纹理的影响相对较稳定,因此激光三角法在精度要求较高、环境较为复杂的工业检测领域,应用非常广泛

    缺点:由于单帧图像得到的信息非常有限,激光三角法还需要一次一维的移动扫描,这也导致该方法效率较低。


    1.5机构光技术

    是一种主动的三角测量技术。

    原理:由光源投射可控制的光点、光条或光面结构,光在物体表面形成特征点,线或者面,并由成像系统捕获图像,
    得到特征点的投射角,然后根据标定出的空间方向、位置参数,利用三角法测量原理计算特征点与摄像机镜头主点
    之间的距离。

    几种比较典型的编码结构光方式:


    根据编码图案,将编码结构光分为了离散编码和连续编码两大类。

    如图1.6所示。若沿着一行扫描编码结构光的数字投影条纹图案,我们会发现离散编码的图案中,
    码字(codeword)相同的区域其扫描轮廓线的值也是一样的,
    而相同码字区域的大小也很大程度上代表了重构出来的三维点云的密度;
    然而,在连续编码图案上,扫描轮廓线则为一条连续平滑的亮度曲线,在一个周期内每个像素都有唯一的码字,
    正是如此,该方法才能够获得与图像分辨率相当的点云密度。
    时间编码则是使用同一个像素点不同时间下的多个码字来确定该点的位置信息。

    当然,也有一些方法结合时间和空间策略共同确定位置信息。


    离散型空间编码方法大致可以分为三类:基于De aruijn的编码方法,基于M.array的编码方法,非正式的编码方法。

    离散型时间编码方法主要代表有:自然二进制编码,Gray码。

    离散型编码可以通过空间域或时间域进行编码实现。

    空间编码和时间编码是通过码字解码的方式不同来区分的,空间编码需要周围相邻码字共同确定中心码字的位置信息,

    理论上讲,连续性编码方法既可以采用周期性模式,也可以采用非周期性模
    式。然而非周期性模式往往限制了模板大小,目前图像亮度等级有限,只有256
    级的情况下,无法绝对唯一地标识大范围空间。因此,周期性模式图像配合时间
    域交叉技术获得广泛认可。

    连续性编码方案中,最具有代表性的是相移轮廓术和傅里叶轮廓术

    ①傅里叶变换轮廓术


     图1.7所示。轮廓测量法利用数字滤波技术,将频率较高的载波和频率较低的面形分离出来,然后进行反变换,

    得到包含高度信息的相位,在通过标定得到的相位高度映射关系得到三维面型信息。傅里叶变换轮廓术只用一

    幅图就可以得到相位值测量面型信息,但该方法计算量大,使用FFT产生的泄漏、混频、栅栏效应等会产生误差,

    采用数字滤波器也需要不断试错才能得到正确的参数。

    ②相位测量轮廓术

    相位测量轮廓术(PMP:Phase Measurement Profilometry)的基本思想就是

    通过3F(F为相移法中采用的频率个数)张具有一定相位差的条纹图来计算相位,然后再结合相位-高度映射关系式

    计算出物体的高度分布。

    相位测量轮廓术的原理同样如图1.7所示,将正弦光栅图像投影到物体表面,同时用成像设备采集变形条纹。

    然后开始投影第二帧正弦光栅图案,同时采集这一帧的变形条纹……整个过程重复Ⅳ次,而每一帧图案相对前一帧

    的相移为2,r/N。

    典型的几种算法被广泛应用于实际测量中,分别是三步相移法,四步相移法,五步相移法和六步相移法。

    相比傅里叶轮廓术,相位测量轮廓术运算量要小很多,而且可以用查表法进一步降低运算量,这使得相位测量轮廓术

    在高速高精度实时三维测量[31】中运用的非常广泛。






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  • 三维测量系统原理的总结

    千次阅读 2017-08-19 14:18:01
    三维测量是集光、机、电、算(数学和计算机)技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。它的意义主要在于能够将实物的三维信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为...

             三维测量是集光、机、电、算(数学和计算机)技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。它的意义主要在于能够将实物的三维信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。常见的三维物体形状检测方法可以分为接触式和非接触式两大类,在这里本文主要针对非接触测量的相关技术进行总结介绍。

    1、双目立体视觉

           双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式,它是基于视差原理并由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉系统一般由左右摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像,或由单摄像机在不同时刻从不同角度获得被测物的两幅数字图像,并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息,重建物体三维轮廓及位置。

    难点在于:图像匹配精度以及三维重建。

    2、结构光

          结构光测量基本思想是利用结构光照明中的几何信息帮助提供景物中的几何信息,根据相机,结构光,物体之间的几何关系,来确定物体的三维信息。它是一种常用的、直接获取深度信息的方法,最早出现是为了解决立体视觉中图像匹配的难题而提出来的,具有测量精度高、快速全场测量、结构简单、易于实现等优点。

            缺点在于:对物体表面特性和反射率有限制,如偏暗的表面、镜面反射表面、透明或者半透明材料都难以测量,有阴影区域的物体测量时会出现遮挡情况,远距离测量精度不高等。

    3、飞行时间法

           飞行时间法的原理是基于测量激光或其他光源脉冲光束的飞行时间进行点位测量。在测量过程中,物体脉冲经反射回到接收传感器,参考脉冲穿过光纤也被传感器接收,这样会产生时间差,就可以把两脉冲时间差转换成距离。通俗点讲就是通过检测光脉冲从发出到接受之间的时间延迟从而计算得到距离信息。结合扫描装置使光脉冲扫描整个物体就可以得到三维信息。一般时间飞行法的典型分辨率约为1mm,若采用亚皮秒激光脉冲和高时间分辨率的电子器件,深度分辨率可达到亚毫米量级。

           痛点:飞行时间法是以对信号检测的时间分辨率换取距离的测量精度。

    4、虚拟双目+数字图像相关

             虚拟双目本质上是一个单目相机,通过光学系统,模拟出双目的效果,从而达到双目立体测量。数字图像相关是通过 采集同一物体在不同位置上的两幅图像,确定物体同一点在不同像面上的相互匹配关系,来获得物体空间点的三维坐标。

           难点:由于匹配精度的影响,图像分析法对形状的描述主要是用形状上的特征点、边界线与特征描述物体的形状,故较难精确地描述复杂曲面的三维形状。

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  • 本书为增材制造技术系列丛书,全书分五章阐述相关内容:创新设计方法,三维测量原理与方法,面结构光三维测量技术原理,面结构光三维测量设备简介及操作,三维测量与数据处理实例。  本书以论述面结构光三维测量...
  • 光学三维测量技术(一) 前言 光学三位测量是指运用光学方法获取物体表面的三维坐标的技术。以下将从分类、应用等方面浅谈该技术,作为本系列的入门。 1.光学三维测量的分类 (1)摄影测量法 (2)结构光法 ...

    浅谈光学三维测量技术

    前言

    光学三位测量是指运用光学方法获取物体表面的三维坐标的技术。以下将从分类、应用等方面浅谈该技术,作为本系列的入门。

    1.光学三维测量的分类

    (1)摄影测量法
    (2)结构光法
    (3)光学干涉法

    2.光学三维测量的应用

    (1)虚拟现实
    (2)逆向工程
    (3)生物医学工程

    参考文献

    http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2015&filename=CXYY201530036&uid=WEEvREcwSlJHSldRa1FhdkJkVG1BSEljZ2RrajVRblNncDliTFp4d3pFVT0=$9A4hF_YAuvQ5obgVAqNKPCYcEjKensW4IQMovwHtwkF4VYPoHbKxJw!!&v=MjQwMjFYMUx1eFlTN0RoMVQzcVRyV00xRnJDVVJMT2ZZdVJzRnlIZ1U3dkxKalhTZDdHNEg5VFByNDlHWW9SOGU=)

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  • 用Halcon做三维测量的一些情况

    千次阅读 2018-12-06 17:43:14
    文章原文:Halcon三维测量以及demo 1 Halcon三维测量思路 (1) Halcon三维测量是通过将世界坐标的深度信息转化为二维图像上对应的深度信息,进而通过灰度图像的相应的分割,提取算法进行处理。该算法在大量的点云...
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  • 光学三维测量技术综述

    千次阅读 2019-08-17 14:59:34
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  • 基于数字光栅投影的结构光三维测量技术

    万次阅读 多人点赞 2020-09-26 20:40:41
    三维重建(3D Reconstruction)是指利用二维投影恢复物体三维信息的数学过程和计算机技术,包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。 三维重建过程:图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配和三维重建...
  • VTK三维测量

    千次阅读 2015-06-06 20:37:53
    参考资料 [1]vtk计算Polydata的面积和体积
  • 光学三维测量-投稿期刊

    千次阅读 2016-06-16 17:48:58
    三维测量及三维重建方面的投稿期刊: 查看期刊分区网址:http://www.fenqubiao.com/Core/Category.aspx 1. Nature Photonics; 2. Light-Science & Applications; 。。。。(1区略过) 3. OPTICS ...
  • 比较经典的光学三维测量方法有:双目立体视觉、线激光扫描、格雷码结构光、相移结构光。立体匹配方法误匹配点较多,线激光方法扫描速度慢,相移结构光方法计算效率低,而格雷码方法基本具有以上一个方法的所有优势,...
  • 结构光三维测量(数字光栅投影)

    千次阅读 2020-09-28 21:13:38
    结构光三维测量(数字光栅投影)结构光三维测量系统单目测量系统双目测量系统单目系统测量实例光栅生成三维点云重建 结构光三维测量系统 目前对于三维视觉来说,有很多种技术,例如双目/多目视觉法、TOF法、散斑法、...
  • 机器视觉学习系列一:线结构光三维测量重建

    万次阅读 热门讨论 2015-06-28 16:43:05
    采用线结构光进行三维重建,用三维点云数据进行相应公差计算; 选用硬件:basler相机一只,stackyale激光器一只,精密一维移动平台一台(记得好像是北京的路科锐威的),棋盘格标定版一个(好像是深圳
  • Halcon三维测量以及demo

    万次阅读 2017-05-05 13:58:21
    1 Halcon三维测量思路  (1) Halcon三维测量是通过将世界坐标的深度信息转化为二维图像上对应的深度信息,进而通过灰度图像的相应的分割,提取算法进行处理。该算法在大量的点云融合后,空间信息比较复杂的情况...
  • 光学非接触测量相关的技术综述
  • 这篇也是我开始学习结构光——三维测量时的一个引导文章,也很感谢作者在我后期的学习中的指导。   FTP和PMP 根据我看的文献,PMP方法应该是1984年由Srinivasan等人提出的。FTP是利用傅里叶变换来提取相位,而...
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