双目视觉法测量接触线几何参数的理论分析与实验研究

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1、分类号：TP391密级：UDC：621学校代码：11065硕士学位论文QingdaoUniversityMasterDegreeThesis双目视觉法测量接触线几何参数的理论分析与实验研究TheoreticalAnalysisandExperimentalStudyonMeasurementofGeometricParametersofContactWirebyBinocularVision张晓会指导教师张凤生教授学科专业名称机械工程论文提交日期2016年5月论文答辩日期2016年5月29日答辩委员会主席刘贵杰教授双目视觉法测量接触线几何参数

2、的理论分析与实验研究工学硕士学位论文硕士研究生：张晓会导师：张凤生申请学位级别：工学硕士学科专业：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年5月29日授予学位单位：青岛大学TheoreticalAnalysisandExperimentalStudyonMeasurementofGeometricParametersofContactWireByBinocularVisionAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterinEngineeringCandidate:XiaohuiZhangSupervisor

3、:FengshengZhangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringCollege:Mechanical&ElectricalEngineeringDateofOralExamination:May,29,2016University:QingdaoUniversity摘要本文对接触线几何参数检测技术与仪器的国内外研究状况进行了比较全面、深入的分析，对基于双目视觉的便携式接触线几何参数测量系统进行了较深入的理论分析和实验研究。首先，

4、通过对双目视觉测量原理和接触线检测技术要求的分析，建立了双目视觉法测量接触线几何参数的数学模型，推导出了由双目测量系统结构参数、相机光学参数和图像处理结果计算的接触线几何参数和测量有效视场的理论公式；完成了便携式接触线几何参数测量装置的总体结构设计。其次，应用Matlab对双目视觉法测量接触线几何参数的误差与灵敏度进行仿真分析，结果表明：双目视觉系统对接触线高度变化的灵敏度远低于对拉出值变化的灵敏度，故导高测量误差远大于拉出值测量误差。给出了同时提高二者测量精度的措施：图像处理实现亚像素分辨，增加两相机的基距和相机倾斜角，增大镜头焦距f。第

5、三，在VC++编程环境下，基于微软基础类库MFC和开源计算机视觉库OpenCV完成了测量系统软件设计与编程，利用亚像素边缘检测和最小二乘法对接触线的图像边缘进行直线拟合，有效提高了被测点在两相机中成像点位置的计算精度，从而提高了接触线几何参数的测量精度。最后，设计制作了测量系统的实验装置，在实验室环境下对接触线实物进行测量实验，并对实验结果进行误差分析与补偿。经与手持式激光测距仪的测量结果相对比：双目系统对拉出值的测量精度在±2mm，导高测量精度在±4mm。而且，多次实验重复性良好，验证了双目视觉法测量接触线几何参数的可行性和有效性，为便携式

6、测量仪器的开发提供了切实可行的方案。关键词：接触网；接触线；双目视觉测量；CCD相机；图像处理AbstractThisthesismakesacomprehensiveandin-depthanalysisontheresearchstatusofthemeasurementtechnologyandinstrumentofgeometryparametersofcontactwire.Theoreticalanalysisandexperimentalresearchontheportablemeasuringsystemformeasur

7、inggeometricparametersofcontactwirebasedonbinocularvisionarecarriedoutdeeply.Firstofall,throughanalysisofbinocularvisionmeasurementprincipleandthecontactwiredetectiontechnologyrequirements,themathematicalmodelformeasurementofgeometryparametersofcontactwirebasedonbinocularvi

8、sionareestablished.Andthetheoreticalformulasofmeasuringgeometricparametersofcontac