基于中心线匹配的导管三维重建技术

张天; 刘检华; 唐承统; 刘少丽

doi:10.16383/j.aas.2015.c130287

基于中心线匹配的导管三维重建技术

doi: 10.16383/j.aas.2015.c130287

张天^1,2,
刘检华^1,2,
唐承统^1,2,
刘少丽^1,2, ,

1.
北京理工大学机械与车辆学院北京 100081;
2.
北京理工大学数字化制造研究所北京 100081

基金项目:

国家自然科学基金(51305031)资助

详细信息

作者简介:
张天北京理工大学机械与车辆学院博士研究生.2010年获东北大学机械工程学院硕士学位.主要研究方向为机器视觉,光学测量.E-mail:tom8832@163.com

通讯作者:
刘少丽北京理工大学机械与车辆学院讲师.2012年获清华大学精密仪器与机械学系博士学位.主要研究方向为机器视觉,图像处理.本文通信作者.E-mail:liushaoli@bit.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2013-04-10
- 修回日期: 2014-11-04
- 刊出日期: 2015-04-20

3D Reconstruction Technique of Pipe Based on Centerline Matching

1.
School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081;
2.
Laboratory of Digital Manufacturing, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081

Funds:

Supported by National Natural Science Foundation of China(51305031)

摘要

摘要: 针对工业领域中导管的三维重建效率低的问题,提出了一种基于中心线匹配的导管三维重建方法.该方法首先通过导管的平面灰度图像提取出中心线和边缘线,根据立体视觉原理,以非均匀有理 B样条(Non-uniform rational B-spline, NURBS)曲线作为导管中心线的描述工具和匹配基元,利用其透视投影不变性,重建导管的空间中心线,并通过边缘线计算导管的外径,最后利用三维建模技术重建导管的CAD模型.相对于现有导管三维重建方法,该方法具有测量效率高,操作简单的特点.实验结果表明,该方法的导管三维重建时间可控制在1分钟内,重投影误差为0.284像素,导管两端面中心点的测量误差为0.242mm,外径测量误差为0.158mm.
- 导管 /
- 立体视觉 /
- 三维重建 /
- 中心线匹配 /
- 非均匀有理B样条
Abstract: For the problem of low efficiency of 3D reconstruction of pipe in the industrial field, a 3D reconstruction method of pipe based on centerline matching is presented. First, the centerlines and edges of the pipe are extracted from pipe's gray-level images. According to the principle of stereo vision, non-uniform rational B-spline(NURBS) curve is chosen as a description tool and matching primitive. The spatial centerlines of the pipe are reconstructed based on the perspective projection invariance of NURBS curve, and the external diameter of the pipe is calculated through the extracted edges. Finally, the pipe's CAD model is reconstructed by 3D modeling technique. Compared with the existing methods, the proposed method has the advantages of high efficiency and simple operation. It is shown through experimental results that the time of 3D reconstruction is within 1 minute, the re-projection error is 0.284 pixel, the measurement error of end points is 0.242mm, and the measurement error of external diameter is 0.158mm.
- Pipe /
- stereo vision /
- 3D reconstruction /
- centerline matching /
- non-uniform rational B-spline(NURBS)

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基于中心线匹配的导管三维重建技术

doi: 10.16383/j.aas.2015.c130287

作者简介:
张天北京理工大学机械与车辆学院博士研究生.2010年获东北大学机械工程学院硕士学位.主要研究方向为机器视觉,光学测量.E-mail:tom8832@163.com

通讯作者:
刘少丽北京理工大学机械与车辆学院讲师.2012年获清华大学精密仪器与机械学系博士学位.主要研究方向为机器视觉,图像处理.本文通信作者.E-mail:liushaoli@bit.edu.cn

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刘少丽北京理工大学机械与车辆学院讲师.2012年获清华大学精密仪器与机械学系博士学位.主要研究方向为机器视觉,图像处理.本文通信作者.E-mail:liushaoli@bit.edu.cn