吉林大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (05): 1278-1282.

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单目视觉坐标测量方法

刘长英1 ,高乐1,高印寒2,车仁生3   

  1. 1.吉林大学 仪器科学与电气工程学院|长春 130061;2.吉林大学 测试科学实验中心 长春 130022;3.哈尔滨工业大学 电气工程与自动化学院|哈尔滨 150001
  • 收稿日期:2009-05-24 出版日期:2010-09-01 发布日期:2010-09-01
  • 通讯作者: 高印寒(1951-),男,教授,博士生导师.研究方向:测控技术及仪器.E-mail:gaoyinhan@sohu.com E-mail:gaoyinhan@sohu.com
  • 作者简介:刘长英(1974-),男,副教授,博士.研究方向:视觉测量.E-mail:liuchangy@jlu.edu.cn
  • 基金资助:

    吉林省科技发展计划项目(20070535)

Measurement of coordinates by single camera vision

LIU Chang-ying1,GAO Le1,GAO Yin-han2,CHE Ren-sheng3   

  1. 1.College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun 130061,China;2.Center of Measurement Science Experiment, Jilin University, Changchun 130022,China;3.School of Electrical Engineering &|Automation, Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China
  • Received:2009-05-24 Online:2010-09-01 Published:2010-09-01

摘要:


        为了解决现代化生产中对高精度、大尺寸、三维整体现场在线测量技术的需求问题,提出了一种基于光学测头成像的单目视觉坐标测量方法。该方法以光学测头上的光学特征点作为成像目标,利用单个摄像机获取测量信息。测量过程中,通过分析光学测头上光学特征点的二维成像坐标,利用特征点之间已知的几何约束知识和摄像机的透视投影模型,建立特征点与对应像点的求解关系。通过基于奇异值分解的位姿优化算法确定特征点的空间位置坐标。根据特征点与测尖间已知的位置约束关系确定被测点的空间坐标,从而实现坐标测量目的。测试实验结果表明,该方法切实可行,系统的测量不确定度小于0.32 mm。

关键词: 仪器仪表技术, 视觉测量, 光学测头, 姿态估计, 奇异值分解

Abstract:

A single camera method based on the optical probe imagery to measure the 3D coordinates was proposed to meet the demand of the modern manufacturing industry on the high precision large scale 3D on line measuring technology. The method uses the information acquired by a single camera, takes the optical point as the imaging target. The solving relationship between the feature point and the corresponding image point were established using the known knowledge about geometric constraints between the feature points by analyzing the 2D image coordinates of optical feature points in the optical probe. The spatial position coordinates were determined by the pose estimation optimization algorithm based on the singular value decomposition. The 3D coordinates of the measured point were determined by the known position constraint between the feature point and the measuring tip. So realized the measurment of 3D coordinates. The experimental measurment results show that the method is feasible with a measuring uncertainty less than 0.32 mm.

Key words: technology of instrument and meter, vision measurement, optical probe, pose estimation, singular value decomposition

中图分类号: 

  • TH74
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