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基于近景工业摄影的三维视觉测量 3D vision measurement based on close-range industry photogrammetry 李云雷1，蒋灵搏2 1 2 LI Yun-lei , JIANG Ling-bo 1. 山东理工大学机械工程学院 淄博255091 2.山东工业职业学院机电工程系 淄博2564 14 （ ， ； ， ） 摘 要：针对接触式三维测量技术用于大型复杂工件测量时效率和自动化程度低的问题，提出了基于 近景工业摄影的三维视觉测量方法。首先介绍了近景工业摄影测量的工作原理，然后依次研 究了其中的关键技术：标志点中心坐标的精确定位，基于本质矩阵分解的相对定向和光束 法平差解算。大尺寸棋盘格角点之间的距离测量用于精度测试，结果表明，测量精度优于 0.15mm/m。选取小型卫星天线为实验对象，计算了粘贴在天线表面所有标志点的三维坐标， 并拟合出天线的三维曲面结构。 关键词：三维视觉测量；近景工业摄影；相对定向；光束法平差 中图分类号：TH741；P234.1 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)03(下)-0045-04 Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.03(下).14 0 引言 实现。工程实验以粘贴有密集标志点的卫星天线型面为 三维测量技术主要分为接触式和非接触式两种。以 对象，测量出所有标志点的精确三维坐标，同时拟合出 三坐标测量机为代表的接触式测量方式，具有很高的测 型面的三维结构。 量精度，但通常比较费时且自动化程度低，尤其对大型 1 近景工业摄影测量的关键技术 复杂工件测量时还会受到测量行程的制约。随着光电技 近景工业摄影测量基于数字图像处理技术和摄影测 术和计算机技术的发展，基于光学原理、以数字图像处 量技术，将被测物体表面的结构特征转换为高精度的离 理和计算机视觉为主要理论基础的三维视觉测量技术得 散三维坐标。其基本工作过程如下：在被测物体表面及 到飞速发展。三维视觉测量具有非接触、自动化程度高 周围放置标志点，然后从不同角度和位置拍摄，得到多 和精度较高等优点，特别适合现代化先进制造业自动化 [1] 幅图像。经过数字图像处理、标志点的中心定位，得到 的发展需求 。 标志点几何中心的准确像素坐标。利用这些结果，再经 三维视觉测量包括各种各样的测量方法，如近景工 过相对定向、三维重建和光束法平差，最后引入比例棒 业摄影测量、立体视觉、结构光测量、多目视觉等。其 的比例因子，即可计算出所有标志点精确的三维坐标。 中，近景工业摄影测量特别适合大型复杂工件的三维检 测，在反求工程、机械零件检测、虚拟现实等领域应用 1.1 标志点中心坐标的精确定位 前景广阔[2] 。近景工业摄影测量技术在国外发展较早， 圆形标志点经透镜成像后为椭圆，如果椭圆在像平 并有成熟的商用软件，如美国G