量是逆向工程首要步骤，传统接触式测量方法往往具有可靠性较差测量效率低或成本昂贵等缺点，数字近景摄影测量所具有优点正使得它在逆向工程中应用越来越广泛。在钣金成形分析中应用。钣金零件在冲压过程中会发生变形，对变形后钣金零件进行拍照测量，可以检测零件变形情况，从而进行冲压模具检验，优化冲压工艺，提高钣金成形工艺生产力。这种测量方法具有很高灵活性和适用性。德国公司钣金成形测量分析系统采用就是这种测量方法，武汉大学也曾做过这方面研究。在工业中应用。工业摄影测量范围有汽车制造机械制造冶金船舶制造飞机制造等，包括研究规划生产试验监视修复等各个阶段。例如在机械制造与金属加工方面，可以利用近景摄影测量进行复杂机械零件量测离心泵流程量测震动量测质量控制等在汽车制造方面，例如车身模型尺寸量测侧面风力反作用量测汽车和障碍物碰撞后特性量测等都可以用近景摄影测检索，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文。保密学位论文在解密后适用本承诺书作者签名日期南京航空航天大学硕士学位论文第章绪论三维测量技术在逆向工程工业检测质量控制等领域占有十分重要地位，传统接触式测量如三坐标测量机，是基于机械接触式传感三坐标测量方法。这种测量方法测量精度高可达左右，但般对环境要求很高，需要专门测量室和专用测量台，测量范围有限，测量效率低，不适合复杂自由曲面物体测量。基于视觉测量技术是种非接触式测量手段，它在近距离范围内对物体进行拍摄，利用拍摄获得数字图像，测定物体在三维空间位置形状大小乃至物体运动。该方法基于严谨理论和现代软硬件设施，与传统接触式测量相比，测量方式更为灵活方便，且能够提供相当高精度与可靠性，对其研究有着重要意义。计算机视觉发展概况视觉是人类获取信息强有力而又最有效手段，它不仅是指对光信号感受，而且包括对视觉信息获取传输处理存储与理解全过程。计算机视觉就是研究用计算机和成像设备来模拟人和生物视觉功能，从图像或图像序列中提取信息，对客观世界三维景物和物体进行形态和运动识别，即利用二维图像恢复三维环境中物体几何信息，其过程是成像过程逆过程。关于计算机视觉研究是从世纪年代开始，当时研究主要集中在二维图像分析和识别上。世纪年代中期美国完成三维景物分析工作通过计算机程序从数字图像中提取出诸如立方体楔形体棱柱体等多面体三维结构，并对物体形状及物体空间关系进行了描述。研究工作开创了以理解三维场景为目三维计算机视觉研究。世纪年代中期以等人为代表些研究者提出了整套视觉计算理论来描述视觉过程，其核心是从图像恢复物体三维形状。在视觉研究理论上，以理论影响最为深远，并成为这领域主导思想。教授认为视觉可分为三个阶段，是初级视觉，是对输入原始图像进行处理，抽取图像中诸如点边缘纹理线条和边界等基本几何元素或特征，这些特征集合称为基元图或要素图二是中级视觉，是指在以观测者为中心坐标系中，由输入图像和基元图恢复场景可见部分深度法线方向轮廓等，这些信息包含了部分深度信息，但不是真正物体三维表示，称为二维半图三是高级视觉，是指在以物体为中心坐标系中，由输入图像基元图和二维半图来恢复表示和识别三维物体过程。视觉计算理论使计算机视觉研究有了个较为明确体系，是计基于单数码相机三维结构测量算机视觉研究领域划时代成就。经过多年发展，在理论框架下，计算机视觉取得了大批成果。但是随着计算机视觉研究不断深入，人们发现了视觉理论局限性，即从景物图像或序列图像求出景物精确三维几何描述并定量地确定景物中物体性质时遇到了困难。指出，感知是种行动而不仅仅是种被动式反应，计算机视觉也应该朝主动视觉方面发展。世纪年代中后期，随着移动式机器人等相关应用研究，视觉研究与之密切结合，人们大量运用空间几何方法以及物理知识来研究立体视觉，这时期引入了主动视觉研究方法。世纪年代以来，关于立体视觉研究在多个领域内取得了重要进展，包括区域匹配和特征匹配新算法技术遮挡处理方法多摄像机立体视觉立体视觉实时实现方法等。目前计算机视觉仍然是个非常活跃研究领域。随着计算机科学人工智能信号处理以及其它相关领域科学发展，计算机视觉理论研究会得到更深入发展。摄影测量法摄影测量就是通过对摄影得到图像进行场景或物体各种几何参数测量。摄影测量是光学图像处理最重要和最普遍应用之，也是视觉技术最早应用技术之。般来说，摄影测量按成像手段可分为普通光型微光型红外型紫外型射线型射线型等按测量对象不同又可分为遥测远景摄影测量近景摄影测量显微摄影测量等几种。工业应用中主要是指近景摄影测量，有时也用到显微摄影测量。近景摄影般用个相机在多个不同视角获取被测物体图像，利用不同位置相机光心与像点组成射线相交求解。由于近景摄影测量在测量前般不知道各视角相对位置关系，在测量过程中必须先计算各视角图像坐标系之间位置关系，才能确定各个视角投影矩阵，进而获取三维信息。基于计算机视觉数字近景摄影测量除了数字摄像机外，无需任何精密仪器，除拍摄过程需要人工进行以外，其他过程包括图像处理及三维模型重建等般都交由计算机处理，近期也出现了些图像处理过程中加入交互功能。数字近景摄影测量方法继承了传统摄影测量严密理论与方法，具有相当高精度与可靠性,且硬件设施简单测量方法灵活，便于进行现场测量，因而在以下领域有着广泛应用在逆向工程中应用。主要研究通过实物测量来重建实物数字化模型。例如，工业产品模具制造经常要根据样件进行模具设计，通过三维数据测量，结合模具重建技术，将使设计自动化程度大大提高。在汽车等复杂外形产品设计中，外南京航空航天大学硕士学位论文形设计师经常要根据基本设计要求，制作全尺寸木质或黏土模型，因为要直接在二维计算机屏幕上完成高要求复杂外形设计是非常困难。当实物模型制作好以后，就需要通过测量技术获得模型三维坐标数据，以便进行后续各种操作。三维数据测量是逆向工程首要步骤，传统接触式测量方法往往具有可靠性较差测量效率低或成本昂贵等缺点，数字近景摄影测量所具有优点正使得它在逆向工程中应用越来越广泛。在钣金成形分析中应用。钣金零件在冲压过程中会发生变形，对变形后钣金零件进行拍照测量，可以检测零件变形情况，从而进行冲压模具检验，优化冲压工艺，提高钣金成形工艺生产力。这种测量方法具有很高灵活性和适用性。德国公司钣金成形测量分析系统采用就是这种测量方法，武汉大学也曾做过这方面研究。在工业中应用。工业摄影测量范围有汽车制造机械制造冶金船舶制造飞机制造等，包括研究规划生产试验监视修复等各个阶段。例如在机械制造与金属加工方面，可以利用近景摄影测量进行复杂机械零件量测离心泵流程量测震动量测质量控制等在汽车制造方面，例如车身模型尺寸量测侧面风力反作用量测汽车和障碍物碰撞后特性量测等都可以用近景摄影测基于单数码相机三维结构测量,周玲基于多帧数字图像三维重建关键技术研究,南京航空航天大学学位论文江苏南京,南京航空航天大学,杨杨,张田文种新主动轮廓线跟踪算法计算机学报检索，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文。保密学位论文在解密后适用本承诺书作者签名日期南京航空航天大学硕士学位论文第章绪论三维测量技术在逆向工程工业检测质量控制等领域占有十分重要地位，传统接触式测量如三坐标测量机，是基于机械接触式传感三坐标测量方法。这种测量方法测量精度高可达左右，但般对环境要求很高，需要专门测量室和专用测量台，测量范围有限，测量效率低，不适合复杂自由曲面物体测量。基于视觉测量技术是种非接触式测量手段，它在近距离范围内对物体进行拍摄，利用拍摄获得数字图像，测定物体在三维空间位置形状大小乃至物体运动。该方法基于严谨理论和现代软硬件设施，与传统接触式测量相比，测量方式更为灵活方便，且能够提供相当高精度与可靠性，对其研究有着重要意义。计算机视觉发展概况视觉是人类获取信息强有力而又最有效手段，它不仅是指对光信号感受，而且包括对视觉信息获取传输处南京航空航天大学硕士学位论文摘要工业生产中经常需要对产品进行三维表面外形和几何尺寸测量。目前三维测量方法都需要专门测量设备且存在着种种限制。基于视觉测量技术作为种非接触式测量手段，具有速度快精度高易于自动控制等优点。本文从计算机视觉几何理论出发，研究采用个数码相机，以自由拍摄方式获得场景多帧数字图像，从中获取被测物体三维信息方法。本文主要研究内容包括在给定相机内参数和相机内参数未知两种情况下，同时反求各次拍摄相机位姿和三维点坐标多帧数字图像中特征曲线提取和匹配相机位姿和内参数已知情况下三维曲线结构重建。对于自由拍摄得到多幅图像，本文首先构建测量矩阵并通过矩阵分解算法将测量矩阵分解为射影空间下相机运动和物体形状，接着求解个满足欧氏重建条件非奇异矩阵，上升为欧氏空间下相机运动和物体形状。在相机位姿确定后，运用提取图像特征曲线，利用各幅图像间对应点极线约束，建立了不同图像间同名曲线对上点对应关系，研究并实现了基于两幅图像三维曲线结构重建算法。在理论研究基础上，开发了基于单数码相机三维曲线重建系统。完成了显示器摩托车覆盖件等样件测量建模，取得了好测量效果。关键词射影重建，欧氏重建，主动轮廓模型，动态规划，共轭梯度，三角测量法基于单数码相机三维结构测量南京航空航天大学硕士学位论文图表清单图四个空间包含关系图维射影变换图图像坐标系图摄像机坐标系和世界坐标系图针孔模型图模拟定位槽重建图定位槽正面边长长度图多面体原始图像图多面体重建效果图图本文方法基本流程图图标记点图编码点举例图软件系统界面图目标曲线半自动提取图数值微分法示意图图插值示意图图贪婪算法示意图图结合贪婪算法模型图样条拟合点图两视图几何图显示器左右图像左边曲线点图显示器左右图像前面曲线点图求梯度中心差商法图三角测量法示意图图显示器重建结果图摩托车覆盖件应用实例图鼠标模型重建表空间点坐标表模拟相机外部参数表射影重建后点坐标值承诺书本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容外，本学位论文研究成果不包含任何他人享有著作权内容。对本论文所涉及研究工作做出贡献其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文。保密学位论文在解密后适用本承诺书作者签名日期南京航空航天大学硕士学位论文第章绪论三维测量技术在逆向工程工业检测质量控制等领域占有十分重要地位，传统接触式测量如三坐标测量机，是基于机械接触式传感三坐标测量方法。这种测量方法测量精度高可达左右，但般对环境要求很高，需要专门测量室和专用测量台，测量范围有限，测量效率低，不适合复杂自由曲面物体测量。基于视觉测量技术是种非接触式测量手段，它在近距离范围内对物体进行拍摄，利用拍摄获得数字图像，测定物体在三维空间位置形状大小乃至物体运动。该方法基于严谨理论和现代软硬件设施，与传统接触式测量相比，测量方式更为灵活方便