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三相机立体工业摄影测量系统中相机标定技术研究

作　者: 范亚兵
导　师: 黄桂平
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 三相机立体工业摄影测量 四元数 光束法相机自标定 二维平面标定板 外部参数现场标定 高温锻件在位测量
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文主要对三相机立体工业摄影测量系统中相机标定技术进行了深入的研究，论文主要工作与取得的成果如下：1、将四元数应用在相机内参数标定中很好地解决了初值问题，并设计了基于四元数的光束法相机自标定算法来标定相机内部参数，试验结果表明该算法有效消除欧拉角方程的多值性和奇异性，避免迭代解算过程中对初始值尤其是角元素初始值过度依赖性问题。2、通过研究和试验发现安装红光滤光片的相机对其内部参数存在较大影响，本文分析其对相机成像的影响，将其影响归算为光学畸变，并采用自检校光束法平差对其进行标定，试验结果表明该方法是可行的。3、研制出一个二维平面标定板，提出并采用基于小尺寸平面标定板移动多个位置建立大尺寸虚拟三维控制点集的标定场，解决三相机立体摄影测量系统外部参数的现场标定结果不稳定的问题。4、设计并采用了基于共面条件约束的三相机外部参数标定新方法来现场标定三相机立体摄影测量系统的外部参数，试验结果表明该算法的正确性和可行性；对一些测量精度要求不高的场合提出了一种三相机外部参数快速标定方法。5、论文设计并编写了三相机外部参数标定软件模块，并将其封装、内嵌在三相机立体工业摄影测量系统软件中。6、介绍了三相机立体工业摄影测量系统中相机标定技术在大型高温锻件热态在位测量中的应用情况，现场试验结果表明本文研究的内容和标定软件在整个系统中应用的可靠性和可行性。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章 绪论  9-24
  1.1 课题研究的目的、意义与来源  9-10
  1.2 立体工业摄影测量与计算机视觉测量  10
  1.3 立体工业摄影测量研究现状  10-16
    1.3.1 单相机测量系统  11-13
    1.3.2 双相机测量系统  13-15
    1.3.3 多相机测量系统  15-16
  1.4 相机标定技术研究现状  16-22
    1.4.1 常用相机畸变模型  17-18
    1.4.2 单相机标定技术现状  18-20
    1.4.3 双相机标定技术现状  20-22
  1.5 论文研究的意义、内容与安排  22-24
    1.5.1 论文研究的意义  22-23
    1.5.2 内容与安排  23-24
第二章 相机内部参数标定方法研究  24-44
  2.1 相机内参数标定方法  25-27
  2.2 基于四元数的光束法相机自标定  27-34
    2.2.1 四元数理论依据  27-28
    2.2.2 误差方程的解算  28-31
    2.2.3 基于四元数的光束法相机自标定流程  31-32
    2.2.4 试验  32-34
  2.3 三相机立体工业摄影测量系统中单相机内参数的标定  34-35
    2.3.1 内部参数标定场的建立  34-35
    2.3.2 标定相片的拍摄网形  35
  2.4 试验与分析  35-38
  2.5 带红光滤光片的相机标定  38-43
    2.5.1 试验与分析  41-43
  2.6 本章小结  43-44
第三章 三相机外部参数标定  44-59
  3.1 二维平面标定板  44-45
  3.2 基于小尺寸平面标定板移动的大尺寸虚拟三维标定场的建立  45-47
    3.2.1 大尺寸虚拟三维标定场建立的方法  46
    3.2.2 大尺寸虚拟标定场标定精度测试试验  46-47
  3.3 基于共面条件的三相机外部参数标定  47-57
    3.3.1 共面条件方程  48-49
    3.3.2 基于四元数的共面条件方程线性化  49-51
    3.3.3 外方位元素初始值的获取  51-53
    3.3.4 精确解算三相机外部参数  53-57
    3.3.5 基于共面条件的三相机外部参数标定流程  57
  3.4 三相机外部参数的快速标定  57-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章 三相机外部参数标定软件的设计与实现  59-68
  4.1 标定软件的设计  59-60
    4.1.1 设计要求  59
    4.1.2 设计内容  59-60
  4.2 标定软件的实现  60-63
    4.2.1 软件界面与功能实现  60-62
    4.2.2 标定软件工作流程  62-63
  4.3 实验室内精度测试  63-66
  4.4 本章小结  66-68
第五章 实际工程应用  68-75
  5.1 项目背景与标定要求  68-69
    5.1.1 项目背景  68
    5.1.2 技术指标与现场标定要求  68-69
  5.2 现场标定工作流程  69-70
  5.3 现场测量标定软件的工作情况  70-71
  5.4 现场测量与标定精度评定  71-74
  5.5 本章小结  74-75
第六章 工作总结与展望  75-77
  6.1 论文主要工作总结  75-76
  6.2 论文创新点总结  76
  6.3 下一步工作展望  76-77
作者简历 攻读硕士期间完成的主要工作  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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