【摘 要】
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三维测量在生物医学,工业检测,文物保护等各领域有着广泛的应用,并且随着科技和经济的快速发展,对于测量的要求也越来越高。结构光视觉测量作为一种非接触式测量技术,具有高精度、高效率、结构简单等优势。本论文围绕线结构光视觉测量的关键技术和系统实现进行研究。主要工作内容如下:（1）结构光视觉传感系统的设计及标定。完成了CCD相机、镜头、激光器等硬件设备的选型,并通过对成像模型和不同结构参数下的误差进行分析
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三维测量在生物医学,工业检测,文物保护等各领域有着广泛的应用,并且随着科技和经济的快速发展,对于测量的要求也越来越高。结构光视觉测量作为一种非接触式测量技术,具有高精度、高效率、结构简单等优势。本论文围绕线结构光视觉测量的关键技术和系统实现进行研究。主要工作内容如下:（1）结构光视觉传感系统的设计及标定。完成了CCD相机、镜头、激光器等硬件设备的选型,并通过对成像模型和不同结构参数下的误差进行分析,确定了视觉传感系统中相机与激光器之间的最佳结构,两者之间的距离和角度分别为100 mm和28°;在此基础上,采用两步标定法标定了相机参数,基于交比不变的原理优化了结构光平面的标定方法。（2）结构光图像的处理。分析了结构光光条的特征以及影响光条质量的因素,在此基础上通过实验分析选择了合适的图像预处理方法,包括图像灰度化、剪裁、滤波和分割的操作;同时,详细比较了各种结构光中心坐标提取算法的优缺点,设计了一种将Hessian矩阵法与几何中心法相结合的提取算法,在保证精度仍为亚像素级的前提下,将提取速度提升了48%。（3）结构光视觉测量系统的设计与实现。设计搭建了基于结构光视觉传感的测量系统,系统整体结构包括视觉传感系统、运动控制系统和计算机软件系统;基于Python语言、Open CV图像处理库和Qt designer界面设计软件完成了系统软件功能模块的开发。（4）测量系统的实验测试与分析。采用高精度标定块对系统的测量精度进行实验测试,结果表明系统的测量误差可控制在1%以内;此外,对不同材质和形状的物体进行了扫描重建实验,结果表明获取的点云数据能够很好地反映物体表面的细节信息。
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