大范围自由曲面图像拼接系统研究

论文摘要

该项目主要提出了空间数字编码视觉测量技术实现大范围自由曲面测量的方法。利用可编程彩色LCD投影仪，配以数码相机对带有编码图案的大面积自由曲面进行分块定位，运用三维图像拼接技术，实现大面积分块测量。整个测量系统不需要平台、导轨、转台等装置，可在任意场合下实现大范围自由曲面非接触测量。本论文主要以实现大范围物体三维拼接为研究目标，主要研究内容可概括成以下几个方面：（1）介绍了文中涉及的数字图像处理的基本理论及关键算法，重点介绍了特征点检测处理中的harris角点检测改进算法。（2）研究了三维坐标提取方法，采用基于改进两步法的标定思想，通过单幅不标定系统进行三维重构提取三维坐标。（3）研究了坐标变换统一坐标系的原理及算法实现，在分析模型和特征参量转换矩阵的基础上，采用四元组法，分析多图像计算机坐标系之间的关系，建立起三维图像拼接测量的原理模型。（4）基于VC++6.0软件平台搭建图像处理软件系统，建立视觉测量开放式图像处理标准函数库。并进行实验分析，验证了所提出测量方法、关键图像处理算法的正确性与可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字图像处理技术现状
• 1.2.1 数字图像处理技术概述术概述
• 1.2.2 数字图像处理方法分类
• 1.2.3 数字图像处理的主要内容
• 1.3 三维图像拼接技术的发展与应用
• 1.3.1 国内外拼接技术概略介绍
• 1.3.2 拼接技术的应用
• 1.4 课题研究的意义和主要内容
• 第二章 预处理及特征点提取
• 2.1 编码结构光
• 2.2 数字图像预处理
• 2.2.1 灰度直方图
• 2.2.2 直方图均衡化
• 2.2.3 阈值分割
• 2.2.4 图像匹配
• 2.3 特征点提取
• 2.3.1 颜色模型的转换
• 2.3.2 图像增强
• 2.3.3 特征点检测
• 2.3.3.1 方法介绍
• 2.3.3.2 Harris角检测
• 2.4 本章小节
• 第三章 三维重构
• 3.1 坐标系介绍
• 3.2 三维重构视觉测量系统模型
• 3.2.1 相机模型
• 3.2.2 相机的标定与实验
• 3.2.3 投影仪模型
• 3.2.4 投影仪标定实验
• 3.3 内外参数优化
• 3.3.1 数学模型
• 3.3.2 再标定过程
• 3.3.2.1 摄像机旋转矩阵与平移矩阵的求解
• 3.3.2.2 相关其他参数计算
• 3.4 本章小节
• 第四章 图像拼接
• 4.1 图像采集
• 4.2 拼接原理
• 4.2.1 方案研究
• 4.2.2 两个摄像机坐标系的对应关系
• 4.2.3 四元组法
• 4.3 算法实现
• 4.4 图像融合
• 4.5 误差分析
• 4.5.1 原理
• 4.5.2 分析误差原因
• 4.6 本章小结
• 第五章 软件集成与实验分析
• 5.1 VC图像处理系统
• 5.2 实验系统
• 5.2.1 角点检测结果验证
• 5.2.2 石膏雕像的拼接实验
• 5.2.3 炮弹的拼接实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文