基本信息
- 项目名称：
- 影响双目视觉测量系统精度因素分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品是建立在国内外已有的研究成果之上，先分析其已有研究成果的文献，再根据分析结果建立出数学模型，并对相关影响因素进行数学分析，最后得出各影响精度因数对测量结果的相关结论。
- 详细介绍：
- 根据对影响双目视觉系统结构及其相关参数的分析、研究、总结，通过误差合成和分配原理，推导相机姿态参数、焦距参数、像点参数的误差对物点精度影响的数学表达式。对所得的数学结论进行仿真验证，直观的给出各个参数的误差对物点精度的影响情况。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 分析影响双目视觉测量精度的因素。所得结论用于指导实际双目视觉系统的设计以及为相机标定参数是否符合系统精度要求的一种判据。先调研双目视觉测量结构设计的文献，在综合众多文献的基础上，设计合理的、易于分析求解三维物点的数学模型。通过误差合成和分配原理，推导相机姿态参数、焦距参数、像点参数的误差对物点精度影响的数学表达式。对所得的数学结论进行仿真验证，直观的给出各个参数的误差对物点精度的影响情况。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：（1）在本文的推导中，假定相机成像为针孔成像，这和实际的畸变较小的相机成像原理相符。另，相机针孔成像原理为机器视觉界普遍认可的结论。（2）本文推导各个参数的误差对物点精度影响时，采用误差合成与分配原理，符合误差传播理论。 先进性及独特性：推导出了双目立体视觉测量系统中，相机姿态参数、焦距参数、像点参数的误差对物点精度影响的具体数学表达式。并通过仿真测试，得出了结论。
应用价值和现实意义
- （1） 所得到的结论对于提高双目立体视觉测量系统的设计有指导作用。 （2） 所得结论为相机标定后所得的标定参数是否符合系统精度要求提供一种判据。 （3） 其现实意义在于所得结论可提高双目立体视觉测量精度，扩大双目视觉测量系统在汽车、船舶、航空航天等领域的应用范围。
学术论文摘要
- 目视觉测量系统被广泛的应用于工业制造与工业检测领域。根据相机针孔成像原理，建立了双目视觉测量系统数学模型，推导出了焦距、像点、基线、两相机姿态角的误差与物点精度之间的定量数学关系。通过仿真实验，得出如下结论：物点精度与上述参数的扰动为非线性关系。基线误差对物点精度的影响取决于焦距大小、像点分布以及相机间的姿态，而与基线本身无关。相机姿态误差、焦距误差对物点精度的影响与基线长度、像点在竖直方向的值成正比例关系。像点误差对物点误差的影响与基线长度成正比，位于水平方向的像点误差对物点精度的影响较竖直方向像点误差对物点精度影响高。
获奖情况
- 在昆明学院第二届大学生课外学术科技作品竞赛上获一等奖
鉴定结果
- 该作品具有实际应用价值。
参考文献
- 对于提高双目立体视觉测量精度的现有技术主要有：（1）提高标定精度。（2）提高图像检测精度。（3）双目相机间结构参数的优化。 技术文献： [ ]肖振钟，梁晋，唐正宗，梁新合. 汽车大型模具实型的三维摄影测量检测[J].塑性工程学报，2009,16（2）：150-156 [2]李文杰，贾云得，高世桥．立体视觉系统摄像机标定自动化[J]．兵工自动化，2000，1:13-18 [3]衡伟．用于高精度三维计算机视觉的图象系统标定和误差补偿[J]．中国图象图形学报，2001,6（10）：988-993 [4]蔡健荣，赵杰文．双目立体视觉系统摄像机标定[J]．江苏大学学报，2006,27（1）：6-10 [5]张虎，达飞鹏，邢德奎．光学测量中椭圆圆心定位算法研究[J]．应用光学，2008,29（6）：905-912 [6]刘琼，秦现生，应申舜，贺峰．双目视觉测量系统结构参数设计及精度分析[J]．中国机械工程，2008，19（22）：2728-2733
同类课题研究水平概述
- 双目视觉测量系统被广泛的应用于工业制造与工业检测领域，是根据相机针孔成像原理而建立了双目视觉测量系统。相比传统的测量技术，双目视觉测量系统具有结构简单、数据采集速度快，自动化程度高、非接触等优点。自对双目测量系统的研究以来，国内外出现了许多相关问题的研究，其研究成果是从对建立双目测量系统到提高双目测量精度方法的研究，再到影响双目测量系统因素的研究。其研究成果被广泛的应用在了汽车、船舶、航空航天等领域的实时在线三维测量上。 当前国内外研究的主要成果有： （1）如何建立双目测量系统 （2）提高标定精度。 （3）提高图像检测精度。 （4）双目相机间结构参数的优化。 对于本课题，其分析的是影响双目测量系统精度的因素。就这个课题，在国内外对双目测量系统研究成果中都有报道，但是，其主要集中在如何提高相机标定精度、如何提高图像检测精度以及双目相机间机构参数的优化，对于影响物点求解精度因素的全面定量分析较少。 本文主要的特点在于：推导相机焦距、相机姿态角、像平面像点坐标的误差（扰动）对物点精度影响的具体数学表达式（这个表达式很多论文都没有给出，比如作品中的参考文献[6]）；并根据推导出的理论给出了仿真实验。
