针对立体Scheimpflug相机成像系统，研究了内外参数标定及极线校正方法。在立体Scheimpflug相机成像的对极几何基础上，提出了一种鲁棒的逐级标定方法，并根据内外参数标定结果构建了立体Scheimpflug相机极线校正模型。进一步建立了基于立体Scheimpflug相机的三维数字图像相关（DIC）变形测量系统。实际测量实验结果显示，三维DIC变形测量系统的精度优于10 μm，说明提出的立体Scheimpflug相机逐级标定及极线校正方法正确有效，精度可靠。

针对基于传统特征点匹配的双目视觉测量方法误匹配率高和测量精度低的问题,提出了一种基于ORB(Oriented Fast and Rotated Brief)特征与随机抽样一致性(RANSAC)的双目测距方法。首先,基于双目位置信息的极线约束与基于汉明距离的特征匹配方法删除误匹配点,得到初步筛选的正确匹配点对。然后,基于k维树的近邻点顺序一致性约束方法筛选出初始内点集合,并采用迭代预检验方法提高RANSAC的匹配速度。最后,为了提升测量精度,采用二次曲面拟合得到亚像素点视差并计算实际距离。实验结果表明,本方法可以有效提高特征的匹配速度及测量精度,满足实时测量的要求。

圆孔是自动化制造装配过程中最重要的特征,准确估计孔位姿有利于实现高精度工艺。因此,提出了一种基于双目视觉极线约束的圆孔位姿检测方法。首先,为了提高轮廓提取的准确性,提出了一种基于形态学相加的轮廓提纯方法。然后,基于极线约束对孔的纵坐标进行补偿,并利用高斯拟合确定最优横坐标,实现精准匹配。最后,利用拟合的空间圆确定孔的位姿。实验结果表明,本方法提取的轮廓接近真实的孔轮廓,孔位与半径的测量精度为0.05 mm;相比没有补偿的情况,增加补偿后孔径与孔间距的测量精度分别提升了31.56%和34.07%。本方法提供了一种提升孔位姿测量精度的策略,且满足制造和装配的实际应用需求。

针对在轨服务任务如何在近距离处获取空间非合作目标的相对位置和姿态的难题,提出一种三目立体视觉测量方法。首先利用三台呈等边三角形布置的大视场可见光相机获取图像;然后采用所提方法对特征点进行匹配;接着采用RANSAC方法解算被测目标在世界坐标系下的位姿参数;最后通过对非合作卫星模型的静止、位置移动和姿态转动进行实验。实验结果表明,静止状态下的相对位置精度优于2.2 mm,相对角度测量精度优于0.3°;当模型位置移动时,绝对位置精度优于3 mm;当模型姿态转动时,相对位置精度优于5.6 mm,相对角度测量精度优于1.7°,说明所提方法可以改善双目立体视觉技术在测量角度大的区域易出现测量盲区、特征点定位误匹配和测量视场有限的不足。

针对工业现场的薄壁类零件圆孔轮廓的测量问题,构建一套基于双目视觉的测量系统。以双目摄像机作为视觉传感器,通过检测圆孔内部和零件表面灰度值,实现光源亮度的自动调节,使左右相机同时采集到最清晰的圆孔图像。通过圆孔轮廓识别和基于外极线约束的匹配,继而实现圆孔轮廓三维重建,从而获取圆孔的孔径信息和三维坐标。实验结果表明,系统具有较高的测量精度,其稳定性与精确性满足工业现场的应用。

摩擦Mura是ADS 型TFT-LCD中一种常见不良, 本文主要对摩擦过程中固定位置的Mura进行理论研究和实验测试。摩擦Mura产生原因是TFT基板上的源极线附近的摩擦弱区漏光。从产品设计方面找出影响这种固定位置的摩擦Mura的主要因子为ITO材质、段差、过孔密度。ITO材质为金属材质, 摩擦时对摩擦布损伤较大, 摩擦方向上ITO越长对摩擦布损伤越大, 摩擦Mura越明显。设计时需要尽力保证摩擦方向上ITO长度一致。段差会导致摩擦布经过高低不同区域时产生损伤, 设计时需要尽力保证摩擦方向上段差一致。过孔是密度影响, 孔径直径(5 μm)＜摩擦布毛直径(11 μm), 密度越小则摩擦Mura越轻。以15.0FHD产品为例, 对周边电路设计位置ITO材质/源极线/过孔密度等膜层进行设计优化, 摩擦Mura发生率从5%降至0%, 改善效果明显。

针对水下环境中传统算法对双目图像匹配时存在速度慢、误匹配较多等问题, 提出一种基于 ORB(的特征检测和曲线极线约束相结合的水下立体匹配方法。先检测图像的特征点, 生成描述子, 并进行特征匹配; 然后根据折射定律, 结合双目相机的内外参数, 推导出水下曲线极线; 最后结合水下曲线极线约束, 剔除误匹配点。实验结果表明, 相比传统的 SIFT算法与曲线约束, 论文提出的立体匹配方法在有效控制误匹配的情况下, 显著提高了运算速度, 对提升水下双目视觉系统的快速处理能力具有实践意义。