机器视觉三维测量技术专题培训课件

坐标变换
z
y
x
x r11 r12 r13xw tx yr21 r22 r23ywty z r31 r32 r33zw tz
zw yw
xw
x r11 r12 r13 tx xw

y

r2
1
r22
Institute of Opto-mechatronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui, 230009, China
欧式几何与影射几何的概念
z
y
x
不变量: Distance and angle
x
a
c
b d
z
Ra,b;c,dac ad
内部
内部结构 应力 变形 缺陷
Institute of Opto-mechatronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui, 230009, China
二、摄像机的建模
1. 影射几何与坐标变换 2. 摄像机建模 3. 镜头畸变 4. 摄像机内部参数的修正 5. 摄像机的精确模型 6. 摄像机的简化模型
Image plane
lens
object
Y
f
X
x
Image plane
y Focus plane
z
x, y,z
x y z
XY
f
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bc bd
y
不变量: Cross ratio
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齐次矩阵
x y z XY f

X

f
x z


Y

f
y z
X Y
1z 0f
0 f
00xzy
X f
Y



0
1 0
0 f 0
0 0 1
0001xzy
Institute of Opto-mechatronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, Anhui, 230009, China
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机器视觉在精密测量中的应用
光源
பைடு நூலகம்
图像传感器
照明
成像
被测场景
三维
三维形貌 尺寸 坐标 方位
表面
表面轮廓 粗糙度 缺陷 纹理
6. 橡胶/塑料制品：保特瓶口尺寸检测、制品颜色分类检测 7. 食品加工/包装业：瓶内液位高度、异物或灰尘检测、包装印刷辨识、
打印字形及零件编号检测与识别 8. 纺织皮革工业：表面针织纹路检测、色差检测、皮革表面特性检测 9. 汽车工业：陶轴裁切定位、零件涂黄油检测、白车身检验 10. 家电/办公：产品外壳印刷检测、1维/2维条形码辨识 11. 保全/监视系统：人像特征辨识、指纹辨识等
2. MEMS 组件：微小器件的尺寸、形貌、表面缺陷的检测，组件动态 特性的测量等。
3. 机械工具/自动化机械：零件尺寸、外形、瑕疵检测、零件分类比对、 装配定位、加工定位、熔焊检测
4. 电机工业：控制器红外线热像仪检测、电线瑕疵、裂缝检测、缆线 配置检测
5. 金属钢铁业：钢板尺寸检测、表面瑕疵检测、铸件瑕疵检测、材料 金像检测
r23
ty

yw

z r31 r32 r33 tz zw
1 0 0 0 1 1
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眼睛的光学模型
像平面
f
透镜
物体
Image plane
lens
object
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摄像机的光学投影变换
摄像机的光学投影变换 （续）
Y
f
y
Focus plane
z
x, y,z
x y z
XY
f
X
x
Image plane
传感器
传感单元
光学镜组
光源
测量
检测
识别
引导
控制单元
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信号处理单元
应用领域举例
1. IC及一般电子业：PCB、BGA、LCD屏幕、被动组件形状脚位及定 位、生产插件、晶元(Wafer)镜面研磨、生产组装、被动组件辨识
机器视觉技术的概念
采用光学成像技术（通常使用摄像机）获取被测目标的图像，再 经过快速图像处理与图形识别算法，从摄取图像中获取目标的尺寸、 位置、方向、光谱特征、结构以及缺陷等信息，从而可以执行产品检 验、分类与分组，装配线上的机械手运动引导、零部件的识别与定位， 生产过程中质量监控与过程控制反馈等等任务。
大纲
1. 机器视觉的概念 2. 摄像机模型 3. 三维视觉传感器的类型 4. 多视觉传感器测量系统的组成 5. 摄像机与视觉传感器的标定 6. 测量系统的全局标定 7. 应用举例
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