【技术实现步骤摘要】
视觉测量系统中镜头热影响误差补偿方法
本专利技术属于计算机视觉检测以及图像检测领域,特别涉及用于高温热辐射环境下的双目视觉测量系统中镜头热影响误差补偿方法。
技术介绍
双目视觉测量作为一种实时性强、测量精度高的非接触测量方法,被广泛应用于工业检测、目标识别等诸多领域,尤其在实时测量大型锻件锻压过程中热态几何尺寸方面具有无法比拟的优势。许多学者围绕如何获取高精度的测量结果开展了大量的研究,然而目前主要的研究工作集中于提高摄像系统的标定精度和特征点的匹配精度,而忽略了锻件高温热辐射对测量系统自身精度的影响。现有的视觉测量系统在测量高温锻件时,通常在完成测量系统标定后,即对锻件几何参数进行在线测量,并未对测量系统的精度进行实时校准,可能致使测量过程中,采集图像受到锻件热辐射影响而失真变形,特征点发生偏移,最终导致测量系统测量误差增大,测量可靠性难以保证。目前常见相关研究如吉林大学赵毅等人在论文《热态锻件结构光三维测量技术》中国机械工程,2006(s1):134-137.中提出了一种热态锻件结构光三维测量技术,利用图像传感器采集利用光栅投影装置投射到待测物体表面的白光条纹图像,根据高温锻件辐射光谱主要集中在近红光及红外光这一特性,利用数字滤波法实现红光波段干扰光的滤除,进而获得被测高温锻件的图像。测量系统在实验室内仅需5s即可实现1m×0.8m范围内特征参数测量。但该方案测量范围有限,且未考虑测量时存在热影响理论偏差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有精度补偿技术的不足,针对在锻造现场测量系统受热影响引起图像失真导致测量系统误差增大,专利技术一种视 ...
【技术保护点】
1.一种视觉测量系统中镜头热影响误差补偿方法,其特征在于,该方法在双目视觉测量系统中,用双目相机拍摄变温环境下标定板图像,根据特征点图像偏移分析求解偏移模型结构,分别求解主点偏移误差和镜头热畸变误差系数初值,通过LM优化算法进行所有参数的精确求解,对由镜头热变形引起的像点偏移误差进行修正补偿,获得准确的图像特征点像点坐标;方法的具体步骤如下:步骤1采用双目相机拍摄变温环境下标定板图像首先采用双目相机拍摄变温环境下标定板图像,分别提取图像中24个特征点作为分析对象,绘制24个特征点的温度升高前后特征点偏移对比图,绘制整幅图像整体偏移量图及去除图像整体偏移量后图像偏移量图,根据测量模型中24个特征点坐标偏移图做出了误差曲线;利用两个升降温循环阶段拍摄的百组以上像点偏移图像,提取得到的误差偏移像点坐标进行分析计算,分析镜头温度变化时特征点的偏移规律;为了进一步了解图像特征点偏移量随温度变化的规律,分别提取图像中心处四个特征点(9、10、15、16),又称为主点,及四周四个特征点(1、6、19、24)为分析对象,分析镜头温度变化时,这8个特征点的偏移规律,绘制8个特征点的温度升高前后特征点偏移 ...
【技术特征摘要】
1.一种视觉测量系统中镜头热影响误差补偿方法,其特征在于,该方法在双目视觉测量系统中,用双目相机拍摄变温环境下标定板图像,根据特征点图像偏移分析求解偏移模型结构,分别求解主点偏移误差和镜头热畸变误差系数初值,通过LM优化算法进行所有参数的精确求解,对由镜头热变形引起的像点偏移误差进行修正补偿,获得准确的图像特征点像点坐标;方法的具体步骤如下:步骤1采用双目相机拍摄变温环境下标定板图像首先采用双目相机拍摄变温环境下标定板图像,分别提取图像中24个特征点作为分析对象,绘制24个特征点的温度升高前后特征点偏移对比图,绘制整幅图像整体偏移量图及去除图像整体偏移量后图像偏移量图,根据测量模型中24个特征点坐标偏移图做出了误差曲线;利用两个升降温循环阶段拍摄的百组以上像点偏移图像,提取得到的误差偏移像点坐标进行分析计算,分析镜头温度变化时特征点的偏移规律;为了进一步了解图像特征点偏移量随温度变化的规律,分别提取图像中心处四个特征点(9、10、15、16),又称为主点,及四周四个特征点(1、6、19、24)为分析对象,分析镜头温度变化时,这8个特征点的偏移规律,绘制8个特征点的温度升高前后特征点偏移对比图及偏移曲线图;分析镜头表面温度升高后图像中各特征点的偏移情况,在升温阶段随着镜头表面温度升高特征点坐标整体呈现向v向增大、u向减小的方向偏移,且相对于初始像点坐标绝对偏移量逐渐增大;在降温阶段方向与升温阶段几乎相反,绝对偏移量逐渐减小;然而在降温阶段像点坐标偏移轨迹与温度升高时的轨迹不重合,这表明镜头在升降温阶段热变形导致像点偏移规律并不相同;因此,升温阶段和降温阶段具有不同的像点偏移规律,结合二次升降温阶段特征像点偏移规律分析可知,镜头两个升温阶段和两个降温阶段像点偏移规律具有重复性,而且从像点整体偏移量上分析可知在镜头受热变形后像点偏移量是以主点坐标偏移引起的误差为主;镜头温度变化导致特征像点偏移误差是由主点偏移误差及镜头热畸变误差组成,且这两项误差相互独立,互相之间不存在直接的影响,镜头在升温和降温阶段其误差偏移规律相似而不同;步骤2根据拍摄的特征点图像偏移求解偏移模型结构搭建包含全部目标特征点的实验模型,由所有特征点的坐标偏移误差曲线可知,在同一温度下24个特征点偏移坐标形成的误差带为镜头畸变引入像点偏移误差,而随温度变化各像点整体性的偏移是由主点坐标产生偏移引起;因此,分别用两个误差量Δu、Δv来表示,最终镜头热变形引起的像点偏移误差模型表示为:其中,u′、v′为像点实际坐标,u、v为像点初始坐标,δu1、δv1为主点偏移引入的偏移误差,δu2、δv2分别为镜头热畸变引入误差;由于镜头畸变引起的误差量遵循离光心越远误差量越大的规律,因此,图中中心处像点在温度变化过程中产生的像点偏移量是以主点偏移误差为主,因此,以这四个点不同温度下偏移量的均值近似认为是图像整体偏移量,采用多项式拟合的方式,求解出主点偏移误差随温度变化曲线;将升降温阶段像点偏移曲线进行分段拟合,其中,Δu在升降温阶段变化曲线采用3阶多项式得到理想的拟合结果,而对Δv而言在升降温阶段的变化曲线仅需要二阶多项式既得到理想的拟合结果,基于此主点偏移误差模型为公式(2)所示:其中,a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2为主点热影响偏...
【专利技术属性】
技术研发人员:贾振元,刘阳,刘巍,张仁伟,张洋,马建伟,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。