1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西 西安 710089
针对批量化零件的自动化高效视觉检测需求，传统的先视点再路径的单独规划方法容易导致检测效率陷入局部最优。为此，本文提出一种视点与路径多目标整体规划方法，将视点和路径规划问题建模为一个组合优化问题进行多目标优化，旨在全局寻求检测效率最优解。该方法基于表面曲率对视点进行自适应冗余采样，构造兼顾质量与多样性的采样视点集。针对视点覆盖率与检测时间成本两个优化目标，提出基于约束的非支配排序遗传算法（C-NSGA-Ⅱ）进行优化，快速得到满足最小覆盖率的全局最优解，从而实现视点与路径的整体规划，最小化检测时间成本。仿真实验结果表明，该方法相比于简化为单目标优化问题的整体规划方法，运算效率提升90%左右；与传统的单独规划方法相比，视觉检测时间成本有效缩短10.52%以上。最后通过机器人视觉检测应用验证了本文方法的有效性与优越性。
视点规划 覆盖路径规划 自动化视觉检测 多目标规划 非支配排序遗传算法
1 西安交通大学 机械工程学院 机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 新疆大学 机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
3 新拓三维技术(深圳)有限公司 创新实验室, 广东 深圳 518060
为了实现复杂曲面零件高效自动化测量，本文提出了一种基于改进栅格法的面结构光扫描视点规划方法，并将其应用在汽车复杂曲面零件自动化测量中。首先，针对人工示教视点冗余严重，扫描完整性差的问题，提出了一种基于改进栅格法的面结构光扫描视点规划算法，根据面结构光扫描仪的有效测量范围，确定栅格尺寸，改进候选视点生成策略，并通过扫描仪的测量约束条件得到候选视点的有效测量范围，利用视点质量评价函数确定最优视点。其次，针对视点规划过程中算法耗时长，特征重建精度低的问题，采用体素网格法简化模型，通过八叉树算法分割复杂曲面模型，根据法向量一致性误差确定体素网格尺寸，并且对于几何特征不同的模型，分析权重系数对扫描质量的影响，给出最佳权重系数。最后，进行了汽车钣金件和减速器壳体扫描视点规划和测量实验。结果表明，汽车钣金件视点规划耗时21.93 s，扫描完整性为99.124%，扫描精度为0.025 mm；汽车减速器壳体视点规划耗时158.29 s，扫描完整性为93.231%，扫描精度为0.032 mm。本方法能快速完成复杂曲面视点规划，并且采用规划视点扫描的模型完整性好，精度高，能够满足复杂曲面零件自动测量的要求。
复杂曲面 结构光 视点规划 栅格法 质量评价函数 complex surface surface structured light viewpoint planning grid method quality evaluation function
深圳大学光电工程学院教育部光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
提出一种基于彩色条纹边界编码的动态三维重建及流水式三维建模的方法，通过定位隐边界，消除隐边界对边界跟踪的影响，减少错误数据，提高扫描效率，实现了对运动物体深度数据的动态获取。进而，提出一种基于标志点匹配的流水式三维建模方案并给出建模过程中的视点规划方法，由此提高了匹配精度和匹配效率，以最少的单面数据完成了建模过程。实验证实了此方法不仅可以更快更精确地重建出单面深度数据，而且可以自动、快速完成深度数据间的匹配，得到更高的匹配精度和效率，实现了流水式三维建模。
图像处理 三维测量 流水式三维建模 条纹边界编码 视点规划
1 福州大学机械工程及自动化学院, 福建 福州 350108
2 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
未知三维物体模型自动重建是机器视觉领域中经典研究课题之一，目前被广泛应用于工业检测、机器人定位与导航、逆向工程和文物修复等方面。首先确定出单目线激光视觉测量系统的可视区域，由此获得未知模型极限可视表面。通过将两者相结合，提出面向未知三维模型自动重建的新方法。依据初始视点下所获模型表面信息，构造未知空间的极限面模型。然后以极限面来预测未知对象的最大表面延拓信息，结合系统可视区域确定下一视点的可视性判据，给出预测曲面的可视旋转和平移区间，并将可视区间内能获取最大曲面面积的位置定为下一个最优视点的位置。通过对实体模型的自动重构，验证了方法的可行性及有效性。
机器视觉 三维重建 极限面 视点规划 下一最优视点
