基于编码结构光的三维重建

论文摘要

物体的三维形状重建技术是计算机视觉技术的一个分支,是计算机视觉和计算机图象图形处理相结合的一个研究方向,它在生产自动化、机器人视觉、CAD,虚拟现实和医学等领域都有着广泛的应用前景。如何快速而准确地获取被测物体表面三维形状信息,并根据这些信息对被测物体形状进行三维重构,是一项重要而有难度的研究课题。本文对现有使用各种三维扫描技术进行比较,对基于编码结构光三维重建的方法进行了深入系统的理论和实验研究。编码结构光技术的核心是对投影图案进行编码设计,本文对当前投影图案的各种编码设计方案进行了分类和对比,选择采用格雷码+相移的编码方案,这个方法虽然投影图案数量较多,但是可以获得较高精度,而且编码方式简单,容易实现。相机和投影仪定标技术是整个三维扫描仪系统的核心技术,本文给出了求解相机和投影仪内外部参数公式推导,并生成了实验所需的投影图片;亚像素边界和离散点三维重建是关键步骤,本文使用了一个较为简单的亚像素边界提取的方法,并对离散点三维重建进行了公式推导;最终得到了物体的三维空间点云。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三维测量技术概述
• 1.2.1 脉冲测距法
• 1.2.2 立体视差法
• 1.2.3 编码光法和莫尔干涉条纹法
• 1.2.4 三维重建的 CT 方法和核磁共振方法
• 1.2.5 结构光法
• 1.3 结构光技术简介
• 1.3.1 点结构光法
• 1.3.2 线结构光
• 1.3.3 多线结构光法
• 1.3.4 编码结构光法
• 1.4 国内外研究概况和应用
• 1.5 本文工作
• 1.6 论文结构
• 第二章 三维扫描仪的相机和投影仪定标技术
• 2.1 相机定标的基础知识
• 2.1.1 相机成像模型
• 2.1.2 绝对二次曲线与圆环点
• 2.1.3 相机内外参数的计算
• 2.2 投影仪模型及定标
• 第三章 基于格雷码+相移的投影图象编码策略
• 3.1 常用投影图像编码策略
• 3.1.1 时间多路编码策略
• 3.1.2 空间领域编码策略
• 3.1.3 直接编码策略
• 3.2 基于格雷码+相移的编码策略
• 第四章 图象主动线索特征提取
• 4.1 选取有效区域的方法
• 4.2 亚像素级精度边界提取方法
• 第五章 三维点云的重建和实验结果
• 5.1 三角测距原理
• 5.2 实验步骤和结果
• 5.2.1 相机和投影仪的联合定标
• 5.2.2 图象采集和处理
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果