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光学数码坐标测量精度改进研究

作　者: 邹剑
导　师: 杨学友
学　校: 天津大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 数字近景摄影测量光学坐标测量系统精度标记点质心法相机标定
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要

光学数码坐标测量系统是建立在数字近景测量技术基础上的一种新型精密测量系统。它具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点,适合工业工程的现场测量,具有重要的研究应用价值。光学数码坐标测量系统中标记点的选取,标记点的中心提取,标记点的三维空间位置的解算是影响其精度的关键技术。本论文在标记点的选取,如何提高标记点的性能,如何精确提取成像图像中心坐标,以及相机的标定技术等方面做了深入细致的研究。论文的主要研究内容如下:1.分析了数字近景摄影测量技术的发展过程及其现状,并对光学坐标测量系统的工作原理,及其从标记点的选取,标记点的中心提取,到最后标记点的三维空间位置的解算等关键技术进行了详细的分析和研究。2.对红外LED光源的特性进行了详细的研究,对于提取框大小对提取光斑中心点精度的影响、电源影响、物距影响和视场角影响用实验数据进行了说明。3.对质心提取算法进行了研究,并提出了一种新的带阈值的质心法,并且分析了噪声对于定位精度的影响,并得出实际测量定位精度应该可以控制在±0.031像素之内。4.研究了原有的相机标定方法,并分析了其中的不足,在此基础上提出了一种新的多站位相机标定方法,详细介绍了其标定过程,分析和比较了两种标定方法的精度水平,新的标定方法可以保证系统整体的成像精度在3m×3m×3m的空间内控制在0.06mm之内。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 引言  8
  1.2 数字近景摄影测量  8-10
    1.2.1 数字近景摄影测量概述  8-10
    1.2.2 数字近景摄影测量国内外的应用  10
  1.3 本论文的意义及主要工作内容  10-12
    1.3.1 意义  10-11
    1.3.2 主要工作内容  11-12
第二章光学坐标测量系统  12-22
  2.1 工作原理  12-13
  2.2 系统组成  13-14
  2.3 影响精度的关键技术  14-20
    2.3.1 标记点的选取  14-17
    2.3.2 标记点中心的提取  17-18
    2.3.3 标记点三维空间位置的解算  18-20
  2.4 本章小结  20-22
第三章红外LED光源的特性研究  22-33
  3.1 红外LED光源简介  22-23
  3.2 图像测量中提取框尺寸  23-26
    3.2.1 数学模型  23-25
    3.2.2 红外LED提取框尺寸实验  25-26
  3.3 红外LED特性分析  26-32
    3.3.1 红外LED电源影响  26-28
    3.3.2 红外LED物距影响  28-30
    3.3.3 红外LED视场角影响  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章质心提取算法的研究  33-42
  4.1 质心提取算法  33-35
  4.2 质心算法阈值的选取  35-37
  4.3 噪声对于质心提取的影响  37-40
    4.3.1 CCD图像传感器的噪声  37
    4.3.2 噪声对定位精度的影响  37-40
  4.4 质心算法实际误差  40-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章数字相机的标定  42-51
  5.1 相机的待标定参数  42-44
  5.2 单站位数字相机的标定方法  44-47
    5.2.1 单站位数字相机的标定方法  44-45
    5.2.2 非线性方程的不足  45-46
    5.2.3 标定空间的不足  46-47
  5.3 多站位数字相机的标定方法  47-48
    5.3.1 多站位数字相机的标定方法  47
    5.3.2 区域划分  47
    5.3.3 站位设置  47-48
  5.4 标定结果  48-50
  5.5 本章小结  50-51
第六章全文总结及工作展望  51-53
  6.1 全文总结  51
  6.2 工作展望  51-53
参考文献  53-56
发表论文和科研情况说明  56-57
致谢  57

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