变焦相机的实时标定及在线视频测量应用研究

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为了能精确测量装有腐蚀性液体的圆柱形容器罐上的缺陷尺寸,传统的接触式测量方法已经难以满足工业生产的要求。而基于计算机视觉的非接触式测量方法因具有检查结果一致性、可靠性高、提供的测量数据更精确、适合于恶劣条件等优点,已被广泛应用于社会生活的方方面面中。本文主要是根据视频测量项目的实际需求及特点,对计算机视觉测量方法中的关键技术进行了相关研究,并由此完成了对圆柱形容器上缺陷尺寸的测量。在该项目中,需要根据相机在不同焦距和姿态角度下拍摄的含缺陷图片,求取缺陷的实际尺寸,而且缺陷位于圆柱形容器上,仅有的标定物是安装在相机周围的4个激光枪射出的激光束打在圆柱面上所形成的4个激光光斑。由此,本文在分析了现有的各种相机标定方法的基础上,提出了一种基于激光光斑变焦相机的实时标定方法,该方法根据直接线性变换法的思想构建了相机标定模型,之后可以在相机主点像素坐标已知的情况下,根据缺陷图像上的激光光斑信息来完成相机标定模型中其他未知参数的解算;在确定相机主点像素坐标的过程中,本文对灭点理论进行了相关研究,给出当相机竖直格网间距和水平格网间距不等时,如何利用该理论来确定相机主点像素坐标的方法,并在实验室环境下利用该方法确定了相机的主点像素坐标;最后,将相机的标定结果用于圆柱形容器上缺陷的测量中,本文引入了根据实际待测圆柱体构建的测量坐标系,并沿过圆柱体中心线的平面剖开圆柱面,将对缺陷的测量由三维空间转化到二维空间,从而在平面上求解缺陷的最小矩形包络。另外,在实验室环境下还针对带缺陷的测量试板,对本文提出的标定方法和缺陷测量模型进行结果验证,实验表明利用文中所构建的模型所测量缺陷的结果满足规定范围的精度要求,这也为该方法用于视频测量项目提供了保证,可以实现缺陷的自动化检测,适应多种恶劣的测量环境,提高工作效率。
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