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1、 l 計 算 機 視 覺 是 采 用 圖 像 處 理 、 模 式 識 別 、人 工 智 能 技 術 相 結 合 的 手 段 ,著 重 于 一 幅或 多 幅 圖 像 的 計 算 機 分 析 。l 機 器 視 覺 偏 重 于 計 算 機 視 覺 技 術 工 程 化 ,能 夠 自 動 獲 取 和 分 析 特 定 的 圖 像 ,以 控 制相 應 的 行 為 。 l 雙 目 被 動 視 覺l 結 構 光 主 動 視 覺l 雙 目 主 動 視 覺 l 雙 目 被 動 視 覺 傳 感 器 一 般 由 兩 臺 性 能 相 同 的CCD攝 像 機 組 成 ， 基 于 視 差 原 理 ， 可 完 成 視 場內 的
2、 所 有 特 征 點 的 三 維 測 量 。l 攝 像 機 內 部 參 數(shù) 經 過 標 定 后 ， 處 于 任 何 位 置 ，相 對 保 持 恒 定 ， 因 此 可 以 離 線 標 定 。 而 傳 感 器的 結 構 參 數(shù) ， 即 兩 個 攝 像 機 之 間 的 位 置 關 系 ，隨 攝 像 機 的 擺 放 位 置 和 方 向 的 不 同 發(fā) 生 變 化 ，它 們 的 結 構 容 易 受 傳 感 器 固 定 安 裝 的 影 響 ， 所以 需 要 在 線 標 定 。 )()( )( )()( )(, 61151429118172 221 31121129118172 221 1111 rfYrX
3、rfrfYrXrY tYtff rfYrXrfrfYrXrX tXtffz fzYyfzXx zy zx LaserProjector CCDCamera ObjectLaser Plane Light Stripe LaserProjector CCDCamera ObjectLaser Plane Light Stripe l 建 立 更 加 合 理 的 視 覺 檢 測 模 型l 建 立 有 效 的 標 定 方 法l 建 立 高 精 度 標 定 點 產 生 方 法l 建 立 有 效 的 通 用 的 圖 象 處 理 方 法l 圖 象 采 集 與 處 理 實 時 化 方 法l 多 視 覺 傳
4、感 器 的 世 界 坐 標 系 統(tǒng) 一 l 標 準 靶 尺 法 計 算 機 1 2 3 4 5 l 標 定 點 是 靠 光 平 面 與 標 準 靶 尺 上 的 特 征 的 邊 緣的 交 點 提 供 的 ， 因 此 ， 邊 緣 的 光 反 射 會 造 成 標定 點 提 取 的 誤 差 。l 要 保 證 標 準 靶 尺 與 單 向 移 動 臺 的 嚴 格 垂 直 。 這在 實 際 操 作 中 很 難 做 到 ， 必 然 會 引 進 由 于 不 垂直 所 產 生 的 誤 差 。l 要 保 證 單 向 移 動 臺 的 移 動 方 向 與 激 光 面 的 法 向垂 直 。 這 在 實 際 操 作 中 很
5、 難 做 到 ， 必 然 會 引 進由 單 向 移 動 臺 移 動 方 向 和 激 光 面 的 夾 角 所 產 生的 誤 差 。l 不 能 實 現(xiàn) 標 定 點 圖 像 位 置 的 高 精 度 提 取 。 拉 絲 法 1 圖 象 采 集 卡 256 yxo . . . 3 4 4 z1.不 能 實 現(xiàn) 標 定 點 圖 像 位 置 的 高 精 度 提 取 。2.兩 臺 電 子 經 緯 儀 獲 取 標 定 點 物 坐 標 的 精 度 較 低 。 l 標 準 量 塊 法 （ 或 稱 為 微 分 法 ） 標 準 量塊 法 與 標 準 靶 尺 法 相 似 ， 只 不 是 用 標 準量 塊 替 代 了 標
6、準 靶 尺 。 拉 絲 法 圖 象 采 集 卡 47 8YXo . . . 56 6 Z 2.13 l 不 能 實 現(xiàn) 標 定 點 圖 像 位 置 的 高 精 度 提 取 。 同 時兩 臺 電 子 經 緯 儀 獲 取 標 定 點 物 坐 標 的 精 度 較 低 ，一 般 在 0.05mm左 右 。l 在 兩 個 視 覺 傳 感 器 相 對 放 置 的 情 況 下 ， 由 于“ 盲 區(qū) ” 問 題 ， 不 能 直 接 產 生 標 定 點 ， 而 是 通過 兩 臺 電 子 經 緯 儀 的 移 動 來 實 現(xiàn) ， 因 此 造 成 了測 量 誤 差 。l 需 要 多 次 坐 標 系 的 轉 換 ， 在
7、 坐 標 系 的 轉 換 過 程中 必 然 損 失 掉 一 些 測 量 精 度 。 投 射 器 A 攝 像 機 A 投 射 器 B 攝 像 機 B 圖 像 采 集 卡 計 算 機光 電 瞄 準 裝 置（ 安 裝 于 三 維 移 動 臺 上 ） XY Z DS D S 放大電路 放大電路 圓 錐 形瞄 準 孔 圓 錐 形瞄 準 孔 光 電三 極 管 光 電三 極 管 X Y Z 2P 光 電 瞄 準 裝 置 （ 安 裝 于 三 維 移 動 臺 上 ） l 1P cossin12 12 12 lzz lyy hxx l 在 雙 向 光 電 瞄 準 裝 置 的 上 表 面 做 一 標 記 ， 并 在
8、 雙 向 光電 瞄 準 裝 置 的 上 方 放 置 一 攝 像 機 。l 攝 像 機 自 上 而 下 采 集 雙 向 光 電 瞄 準 裝 置 的 上 表 面 圖 像 ，經 圖 像 處 理 便 可 得 到 瞄 準 裝 置 的 軸 線 。l 控 制 移 動 臺 沿 Z向 移 動 ， 每 移 動 一 定 的 距 離 ， 攝 像 機 自上 而 下 采 集 雙 向 光 電 瞄 準 裝 置 上 表 面 標 記 的 圖 像 ， 經圖 像 處 理 便 可 得 到 標 記 點 的 位 置 。 移 動 臺 一 直 沿 Z向 移動 ， 這 樣 便 可 獲 得 標 記 點 一 系 列 的 位 置 ， 采 用 這 些
9、位置 點 進 行 直 線 擬 合 ， 便 可 得 到 移 動 臺 Z向 軸 線 的 圖 像 直線 方 程 。l 由 得 到 的 瞄 準 裝 置 的 軸 線 和 移 動 臺 Z向 軸 線 的 圖 像 直 線方 程 便 可 實 現(xiàn) 安 裝 偏 角 的 測 量 。 f1x2xnx i1 i2ni iy i10 x nj ijjii xI 1 )( ii Ify l 人 工 神 經 網 絡 具 有 自 適 應 功 能 、 泛 化 功能 、 非 線 性 映 射 功 能 和 高 度 并 行 處 理 功能 ， 可 實 現(xiàn) 函 數(shù) 逼 近 （ 數(shù) 字 逼 近 映 射 ） 、數(shù) 據(jù) 聚 集 、 模 式 分 類
10、、 優(yōu) 化 計 算 、 概 率密 度 函 數(shù) 估 計 等 功 能 。 因 此 人 工 神 經 網絡 已 被 廣 泛 用 于 人 工 智 能 、 自 動 控 制 、機 械 人 、 統(tǒng) 計 學 等 領 域 的 信 息 處 理 中 。 l 網 絡 不 僅 有 輸 入 層 節(jié) 點 ， 輸 出 層 節(jié) 點 ， 而 且 可以 有 一 層 或 多 層 隱 層 節(jié) 點 。 這 個 算 法 的 學 習 過程 ， 由 正 向 傳 播 和 反 向 傳 播 組 成 。 在 正 向 傳 播過 程 中 ， 輸 入 信 號 從 輸 入 層 經 隱 單 元 層 逐 層 處理 ， 并 傳 向 輸 出 層 ， 每 一 層 神 經
11、 元 的 狀 態(tài) 只 影響 下 一 層 神 經 元 的 狀 態(tài) 。 如 果 輸 出 層 不 能 得 到期 望 的 輸 出 ， 則 轉 入 反 向 傳 播 ， 將 誤 差 信 號 沿原 來 的 連 接 通 路 返 回 ， 通 過 修 改 各 層 神 經 元 的權 值 ， 使 得 誤 差 信 號 最 小 。 l 由 三 層 組 成 ， 輸 入 層 節(jié) 點 只 是 傳 遞 輸 入信 號 到 隱 層 ， 隱 層 節(jié) 點 由 核 函 數(shù) 構 成 ，而 輸 出 層 節(jié) 點 是 簡 單 的 線 性 函 數(shù) 。 隱 層節(jié) 點 的 傳 遞 函 數(shù) （ 即 核 函 數(shù) ） 對 輸 入 信號 在 局 部 產 生 響
12、 應 ， 即 當 輸 入 信 號 靠 近核 函 數(shù) 的 中 央 范 圍 時 ， 隱 層 節(jié) 點 將 產 生較 大 的 輸 出 。 X1 X2 Y1 Y2 Y3 22 )()(exp j jTjj CXCXu hNj Tijiji UWuy 1 l 對 標 準 BP算 法 進 行 了 改 進 ， 所 得 到 的 改進 BP算 法 具 有 非 線 性 映 射 能 力 強 、 收 斂較 快 、 映 射 精 度 高 、 健 壯 性 比 較 好 等 優(yōu)點 ； 并 且 利 用 該 算 法 成 功 地 建 立 起 了 用于 結 構 光 三 維 單 視 覺 檢 測 的 BP網 絡 模 型 ，在 200 mm的
13、 測 量 范 圍 內 網 絡 的 測 試 精 度為 0.135mm。 l 將 RBF神 經 網 絡 應 用 于 結 構 光 三 維 視 覺 檢 測 ，建 立 起 高 精 度 的 結 構 光 三 維 雙 視 覺 檢 測 的 RBF網 絡 模 型 。 針 對 實 際 系 統(tǒng) 沒 有 采 用 RBF網 絡 的典 型 學 習 算 法 ， 而 是 提 出 一 種 改 進 算 法 ， 該 算法 映 射 精 度 高 、 健 壯 性 好 、 收 斂 較 快 ， 更 適 用于 神 經 網 絡 技 術 的 結 構 光 三 維 多 視 覺 檢 測 系 統(tǒng) 。實 驗 中 利 用 該 算 法 成 功 的 建 立 起 RBF視 覺 檢 測模 型 ， 該 模 型 的 測 量 精 度 和 BP網 絡 相 比 ， 提 高了 約 一 倍 。 在 200 mm的 測 量 范 圍 內 網 絡 的 測 試精 度 為 0.084mm。 l 視 覺 檢 測l 視 覺 導 引 l謝 謝 ！
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