基于结构光的大型曲面三维测量技术研究

论文摘要

我们生活在一个三维世界中,然而摄像机拍摄的是二维图像,损失了深度信息。这在很大程度上限制了机器视觉在实际中的应用。因而如何获得蕴含了深度信息的深度图像是发展机器视觉的关键。三维测量的目的是通过深度图像获取三维物体的形状、位置和姿态,实现对客观世界的感知和理解。近年来,国内外研究人员发展了很多种三维测量方法。因为结构光空间编码方法只需要一幅图像就可以获得被测物体上可测点的三维信息,具有分辨力高、速度快和易于实现的优点而成为研究的热点。而现实中的存在着大量的大型曲面,对于这些曲面就不能使用一幅图像获得全貌,因而对于这样的物体必须通过分块测量,获得多幅图像,然后通过图像拼接技术对这些图像进行拼接。本课题是研究基于编码结构光原理的大型曲面的三维测量,颜色编码结构光是使用红、绿、蓝及它们反色生成的彩色编码序列,通过解码程序能够获得被测物表面的三维坐标,进而重构出曲面。课题中采用了编码结构光获得多幅图像的三维坐标,在每幅图像中放置多个标志圆并结合Hough圆检测及曲线拟合技术获得每幅图像中标志圆的圆心,从而确定切割图像的公共线,将得到的三维坐标进行拼接,以获得整个物体的三维坐标,最后通过重构得到被测物体的表面。论文对3ds max软件中投影仪仿真、摄像机仿真以及被测物体仿真进行了研究,设计了编码结构光三维测量仿真系统。并进行了仿真实验,给出了仿真实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外的现状及其发展
• 1.2.1 三维测量技术发展概述
• 1.2.2 结构光测量法的国内外发展现状
• 1.2.3 颜色编码方法的发展现状
• 1.2.4 图像拼接技术的发展现状
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 第2章 结构光颜色编码的测量原理
• 2.1 结构光测量原理
• 2.1.1 点结构光法与线结构光法
• 2.1.2 编码结构光法
• 2.2 颜色条纹组合编码及解码原理
• 2.2.1 彩色条纹组合编码
• 2.2.2 彩色图像的二值化
• 2.2.3 解码的原理
• 2.3 三维数据的计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 HOUGH 圆检测与曲线拟合
• 3.1 HOUGH 变换
• 3.1.1 Hough 变换原理
• 3.1.2 Hough 变换的实现方法
• 3.1.3 快速Hough 变换
• 3.2 常规HOUGH 变换的圆检测
• 3.2.1 圆的Hough 变换原理
• 3.2.2 利用圆斜率特性改进圆Hough 变换
• 3.3 曲线拟合
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统仿真实验
• 4.1 系统仿真方案
• 4.2 图像拼接原理
• 4.3 平面仿真实验
• 4.4 曲面仿真实验
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢