機(jī)器視覺(jué)原理及應(yīng)用教程

前言第1章緒論1.1機(jī)器視覺(jué)1.1.1機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展1.1.2機(jī)器視覺(jué)與其他領(lǐng)域的關(guān)系1.2機(jī)器視覺(jué)研究的任務(wù)、基本內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域與困難1.2.1任務(wù)1.2.2基本內(nèi)容1.2.3應(yīng)用領(lǐng)域1.2.4困難1.2.5機(jī)器視覺(jué)與人的視覺(jué)關(guān)系1.3馬爾視覺(jué)理論1.3.1視覺(jué)信息加工過(guò)程1.3.2視覺(jué)系統(tǒng)研究的三個(gè)層次1.3.3視覺(jué)系統(tǒng)處理的三個(gè)階段1.4機(jī)器視覺(jué)與計(jì)算成像1.4.1單光子成像1.4.2單像素成像1.4.3偏振成像1.4.4光場(chǎng)成像1.4.5事件相機(jī)【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第2章相機(jī)成像與標(biāo)定2.1射影幾何與幾何變換2.1.1空間幾何變換2.1.2三維到二維投影2.2相機(jī)標(biāo)定基礎(chǔ)2.2.1線性模型2.2.2非線性模型2.2.3空間坐標(biāo)系及變換2.3相機(jī)標(biāo)定方法2.3.1Tsai相機(jī)標(biāo)定2.3.2DLT標(biāo)定2.3.3張正友標(biāo)定2.3.4PNP標(biāo)定2.4相機(jī)標(biāo)定的MATLAB與OpenCV實(shí)現(xiàn)2.4.1MATLAB棋盤格標(biāo)定2.4.2OpenCV棋盤格標(biāo)定2.5圓形板標(biāo)定方法2.5.1單目相機(jī)標(biāo)定2.5.2雙目相機(jī)標(biāo)定2.6單相機(jī)與光源系統(tǒng)標(biāo)定2.6.1背景2.6.2原理與方法2.7案例-機(jī)器人手眼標(biāo)定2.7.1機(jī)械臂坐標(biāo)系2.7.2手眼標(biāo)定【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第3章雙目立體視覺(jué)3.1雙目立體視覺(jué)原理3.1.1雙目立體視覺(jué)測(cè)深原理3.1.2極線約束3.2雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)3.2.1雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)分析3.2.2平行光軸的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2.3非平行光軸的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2.4雙目立體視覺(jué)的精度分析3.3圖像特征點(diǎn)3.3.1SIFT特征點(diǎn)3.3.2SURF特征點(diǎn)3.3.3ORB特征點(diǎn)3.3.4基于深度學(xué)習(xí)的特征點(diǎn)3.4立體匹配3.4.1稀疏匹配3.4.2稠密匹配3.5案例-雙目立體視覺(jué)實(shí)現(xiàn)深度測(cè)量3.5.1相機(jī)標(biāo)定3.5.2實(shí)驗(yàn)圖片采集和矯正3.5.3圓心坐標(biāo)提取3.5.4視差和深度計(jì)算3.5.5計(jì)算三維坐標(biāo)并三維輸出空間位置3.6雙目立體成像3.6.1立體攝相機(jī)原理3.6.2立體攝相機(jī)拍攝技術(shù)3.7案例-雙目立體視覺(jué)三維測(cè)量3.7.1相機(jī)標(biāo)定3.7.2立體匹配3.7.3三維重建3.8案例-基于深度網(wǎng)絡(luò)的自由雙目三維重建3.8.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)3.8.2立體匹配實(shí)驗(yàn)3.8.3點(diǎn)云拼接【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第4章面結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)4.1單幅相位提取方法4.1.1窗傅里葉變換法4.1.2窗傅里葉脊法4.1.3二維連續(xù)小波變換法4.1.4BEMD法4.1.5VMD法4.1.6變分圖像分解法4.2多幅相位提取方法4.3相位展開(kāi)方法4.3.1格雷碼 4.3.2外差多頻4.3.3三頻相位展開(kāi)方法4.3.4雙互補(bǔ)相位編碼4.4案例-基于條紋投影結(jié)構(gòu)光三維掃描儀的牙模掃描4.5案例-鞋底打磨【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第5章線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量5.1線結(jié)構(gòu)光提取5.1.1線結(jié)構(gòu)光特點(diǎn)5.1.2線結(jié)構(gòu)光中心線提取方法研究5.2單目線結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理5.2.1激光三角法簡(jiǎn)介5.2.2單目線結(jié)構(gòu)光的光平面標(biāo)定方法5.2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與搭建5.2.4結(jié)果與分析5.3雙目線結(jié)構(gòu)光測(cè)量原理5.3.1外極線約束原理5.3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與搭建5.4三維人體掃描5.4.1激光三角法應(yīng)用于三維人體掃描儀5.4.2三維人體掃描儀的系統(tǒng)構(gòu)成5.4.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與搭建5.5結(jié)構(gòu)光引導(dǎo)的大型壓力容器內(nèi)部焊接系統(tǒng)5.5.1系統(tǒng)總體方案5.5.2結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.5.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與搭建5.5.4結(jié)果與分析【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第6章深度相機(jī)三維測(cè)量6.1飛行時(shí)間測(cè)量方法6.1.1深度相機(jī)基本原理6.1.2相位解調(diào)技術(shù)6.2散斑結(jié)構(gòu)光測(cè)量方法6.2.1雙目測(cè)量方法6.2.2單目測(cè)量方法6.3激光雷達(dá)測(cè)量方法6.3.1激光雷達(dá)測(cè)距原理6.3.2激光雷達(dá)三維形貌測(cè)量原理6.3.3車載激光雷達(dá)6.3.4激光雷達(dá)生成點(diǎn)云6.4視覺(jué)SLAM6.4.1經(jīng)典視覺(jué)SLAM6.4.2視覺(jué)SLAM方法6.5案例-RGB-D視覺(jué)SLAM地圖重建6.5.1前端算法設(shè)計(jì)6.5.2后端算法設(shè)計(jì)6.5.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析6.6案例-大場(chǎng)景三維重建6.6.1三維激光掃描技術(shù)原理6.6.2法如三維激光掃描儀使用基本流程6.6.3測(cè)量試驗(yàn)與結(jié)果6.7案例-基于平面約束的三維重建6.7.1技術(shù)原理6.7.2準(zhǔn)備工作6.7.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第7章三維形狀恢復(fù)方法7.1光度立體7.1.1典型算法介紹7.1.2典型算法實(shí)現(xiàn)7.1.3算法實(shí)例7.2從明暗恢復(fù)形狀7.2.1SFS問(wèn)題的起源7.2.2SFS問(wèn)題的解決方案7.2.3 小值方法7.2.4演化方法7.2.5局部分析法7.2.6線性化方法7.3從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)形狀7.3.1光流與運(yùn)動(dòng)場(chǎng)7.3.2多視圖恢復(fù)形狀7.4NeRF技術(shù)7.4.1神經(jīng)輻射場(chǎng)簡(jiǎn)介7.4.2體素渲染7.4.3位置編碼7.4.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.4.5對(duì)比效果7.5案例-從陰影恢復(fù)形狀7.5.1三維缺陷自動(dòng)檢測(cè)7.5.2氣泡大小的自動(dòng)檢測(cè)7.5.3對(duì)生活物品的三維恢復(fù)【本章小結(jié)】【課后習(xí)題】第8章機(jī)器視覺(jué)案例應(yīng)用8.1Open3D應(yīng)用案例8.2智能車道線檢測(cè)8.3三維機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人打磨拋光8.3.1雙目視覺(jué)導(dǎo)引機(jī)器人自主打磨系統(tǒng)8.3.2系統(tǒng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)8.3.3機(jī)器人自主打磨實(shí)驗(yàn)8.3.4視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人自主打磨性能評(píng)價(jià)8.4三維機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人自主焊接8.4.1系統(tǒng)組成部分8.4.2系統(tǒng)標(biāo)定8.4.3焊接點(diǎn)位提取和姿態(tài)解算8.5機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人垃圾識(shí)別與分揀8.5.1智能垃圾分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案8.5.2垃圾分揀系統(tǒng)的標(biāo)定8.5.3垃圾分類中的定位與目標(biāo)檢測(cè)8.5.4垃圾姿態(tài)檢測(cè)算法8.5.5智能垃圾分揀系統(tǒng)測(cè)試8.6車軸檢測(cè)8.6.1圖像分析法8.6.2全站儀8.6.3加權(quán)LM算法8.6.4車軸測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)8.7云臺(tái)視覺(jué)跟蹤8.7.1云臺(tái)視覺(jué)跟蹤設(shè)計(jì)方法原理8.7.2實(shí)驗(yàn)與分析8.7.3云臺(tái)跟蹤系統(tǒng)測(cè)試【本章小結(jié)】參考文獻(xiàn)