基于光纤传像束的小视场镜像式立体三维测量.docVIP

  基于光纤传像束的小视场镜像式立体三维 测量# 王晔昕1，高鹤1,2，周富强1** 5 10 15 20 25 30 35 40 （1. 北京航空航天大学，仪器科学与光电工程学院，北京 100191； 2. 山东建筑大学，信息与电气工程学院，济南 250101） 摘要：传统基于立体视觉技术的双目传感器在小视场和受限空间的三维测量难以实现。为了 解决此问题，本文提出一种光纤传像束结合镜像双目原理的三维测量方法。该方法采用光纤 传像束传输图像至置于安全环境中的摄像机和数据处理装置。建立了测量数学模型，并基于 模型给出标定方法和测量方法。标定实验和测量实验表明该方法的三维测量精度较高，可完 成一般定性测量和监测任务，为受限空间和小视场的工件三维测量和故障监测提供了有效的 方法和手段。 关键词：立体视觉；三维测量；光纤传像束；小视场 中图分类号：TH 741 Three-dimentional measurement approach in small FOV base on catadioptric stereo and optical fiber bundle WANG Yexin1, GAO He1,2, ZHOU Fuqiang1 (1. School of Instrumentation Science Opto-electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191; 2. School of Information Electrical Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101) Abstract: Traditional stereo vision technology is found difficult to be applied in constrained space and small field of view. To solve the problem, a novel catadioptric stereo vision approach is proposed, which combines the advantages of stereo vision technology and the character of optical fiber bundle. The fiber bundle transforms the scene in the confined space to the camera which is placed in safe area. The mathematical model is established, and the calibration method and measurement approach are described. Both calibration and measurement experiments show the approach is of high accuracy and capable of accomplishing qualitative measurement and observation task, which provides an efficient way of 3D measurement and monitoring in constrained space or small field of view. Key words: Stereo vision; three-dimensional mesurement; optical fiber bundle; small field of view. 0 引言 在三维形貌测量中，位于受限空间内或者微小物体表面的三维测量具有代表性，如口腔 牙齿测量、发动机内微小零部件表面测量、工作状态的小型机械零部件尺寸测量和磨损测量 等。因为这些构件的一般尺寸较小，且有些不可拆卸部件的被检测表面位于受限空间，给三 维测量带来困难。 在视觉三维测量技术中，双目立体视觉技术是解决物体表面形貌测量、空间位置测量、 三维运动信息获取等许多在线测量的有效途径[1]。其原理是摄像机从两个方位对同一物点拍 摄后，基于三角测量原理恢复被测点的三维坐标[2]。一般的双目立体视觉测量系统采用两个 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金：20101102110033 作者简介：王晔昕（1986-），女，北京航空航天大学博士研究生，主要研究方向：机器视觉、图像处理 通信联系人：周富强（1972-），男，教授，主要研究方向：机器视觉、图像处理和光电检测.