北京科技大学2020年研究生视觉测量技术期末考试试卷.pdf

视觉测量技术是一门利用图像信息获取物体尺寸、形状、位置等物理参数的技术，它广泛应用于工业检测、机器人导航、三维建模等多个领域。北京科技大学的研究生考试试卷涵盖了该课程的核心知识点，下面详细说明试卷中的各个知识点。 一、填空题 1. 摄像机模型中四个坐标系：为了准确描述摄像机成像过程，通常定义世界坐标系、摄像机坐标系、像平面坐标系，以及光轴坐标系，其中光轴坐标系用于描述图像中心与实际物体中心之间的关系。 2. 视觉测量技术的检测流程：通常包括图像预处理（如噪声去除、对比度增强等）、特征提取（如边缘检测、角点检测等）、图像参数检测（如标定板定位、特征匹配等）、空间参数解算（如三维重建、坐标变换等）以及结果输出。 3. 图像工程的三个层次：图像处理主要关注图像的获取和图像增强；图像分析侧重于图像内容的识别和理解；图像理解则更加复杂，涉及图像的语义解释和高级推理。 4. 摄像机内外参数：摄像机内参数指的是与摄像机硬件特性直接相关的参数，如水平方向尺度因子、垂直方向尺度因子、像主点坐标和焦距；外部参数则描述了摄像机相对于世界坐标系的位置和方向，包括旋转矩阵和平移矩阵的三个参数。 5. 特定光源类型：当LED光源按圆周排列，向内汇聚光线，与摄像机观察方向垂直或接近90度时，这种光源称为环形光源，它有助于减少反光和提高边缘检测的准确性。 6. 单目视觉几何相似法测量的标定方式：在单目视觉中，通过计算CCD像素值与实际尺寸之间的比例关系来确定分辨率，这类标定方法称为像素标定。 7. 人工标志：贴附在被测物体表面，能在特定位置光源照射下反射高亮度的标志称为反光标志，通常用于增强视觉测量中物体的特征点辨识度。 8. Marr视觉理论的三个层次：Marr认为视觉信息处理系统的研究可以从三个层次进行：计算理论层次、表达与算法层次以及实现层次。 二、判断题 1. 摄像机变焦与内部参数：变焦过程中，除了焦距外，其他内部参数如光圈大小、传感器尺寸等也可能发生变化，所以该判断错误。 2. 图像滤波方法：非线性滤波在去除高斯噪声方面并不比线性滤波更适合，各有优劣，该判断错误。 3. 双目视觉测量中的基线长度：基线长度并非越长越好，存在一个最佳值，过长或过短都会影响测量精度，该判断错误。 4. 焦距与成像倍率：加长焦距可以提高放大倍率，但不一定能提高测量分辨率，因为还受限于系统的光学分辨率和采样率，该判断错误。 5. 像素数量与测量精度：图像目标所占像素数量多可提高检测精度，但存在边际效益递减，超过一定数量后对精度提高影响有限，该判断错误。 三、问答题 1. 图像滤波中的“振铃”现象：这是由于滤波过程中的相位失真引起的，导致图像边缘处出现振荡效应，特别是在使用高通滤波器时更为明显。 2. 光笔法三维测量原理：光笔法通过发射光束到物体表面，通过探测反射光的变化来确定物体表面的空间坐标，是一种主动式测量方法。 3. 摄像机标定目的：摄像机标定的目的是为了确定摄像机的内外参数，通过这些参数可以将图像坐标系中的点转换为世界坐标系中的对应点，从而实现精确的三维测量。 四、综合题 1. 摄像机标定中透视变换法的标定点：至少需要六个以上的标定点是因为透视变换是一个包含六个自由度的变换，每个点提供了两个独立的方程，因此至少需要六个点来解算六个未知数。 2. 单目视觉无法测量空间点三维坐标的原因：单目视觉系统中，没有足够的信息来确定一个点在三维空间中的实际位置，因为不同的三维点在成像过程中可能会映射到同一像素位置。 3. 直方图变换法图像分割原理：直方图变换法基于图像的灰度直方图，通过变换函数调整直方图的分布，使图像的对比度增强或达到期望的分布状态，从而实现不同灰度级别的有效分割。