动态过程三维面形测量技术研究 ——三维唇动测量

论文摘要

光学三维传感技术由于其高精度、非接触以及易于实现自动化等特点,广泛应用于工业制造、医疗诊断、服装设计以及影视制作等领域。随着技术的发展,实用化的动态三维传感技术成为研究和应用的热点。 本论文在静态三维测量技术的基础上提出了利用傅立叶变换、彩色编码方法测量动态嘴唇的三维面形数据,并从理论和实验给出了详细的分析过程。 论文首先对摄像机进行校准,利用透视变换矩阵标定法分析了由于摄像机畸变引起的误差。 由于嘴唇是不连续面形物体,传统的傅立叶变换无法正确恢复其三维面形。针对这种情况,本论文提出了通过傅立叶变换得到变形条纹图像的调制度函数,设置调制度函数阈值判断条纹质量的优劣,低于阈值的部分认为是不连续、阴影或陡峭区域,使用模板覆盖。在解相过程中绕过模板覆盖区域,实现讲话过程中,对不连续嘴型的测量。 最后,研究利用投影彩色光栅进行动态嘴唇三维面形测量,提出了颜色和次码序相结合的编码方法、颜色模板调整以及条纹双向细化处理技术。实现了彩色编码法对白色和有色物体,以及连续和不连续物体的测量。由于该方法仅需一幅变形光栅图像,不需要进行解包裹处理,所以计算速度快、测量精度高,是进行动态三维面形测量的一个重要方法。

论文目录

• 前言
• 第一章 动态过程的三维面形测量
• 1.1 被动和主动三维传感技术
• 1.2 动态三维面形测量轮廓术
• 1.2.1 相移轮廓术
• 1.2.2 傅立叶变换轮廓术
• 1.2.3 小波变换轮廓术
• 1.2.4 彩色编码三维轮廓术
• 1.3 本论文的主要目标和工作内容
• 第二章 摄像机校准
• 2.1 图像采集装置简介
• 2.1.1 采集装置的性能指标
• 2.1.2 图像采集和CCD摄像器件
• 2.2 成像变换和摄像机模型
• 2.2.1 世界坐标与摄像机坐标重合时的摄像机模型
• 2.2.2 世界坐标与摄像机坐标分开时的摄像机模型
• 2.3 摄像机校准
• 2.3.1 摄像机校准
• 2.3.2 实验系统校准
• 第三章 傅立叶变换动态三维轮廓术
• 3.1 傅立叶变换轮廓术原理
• 3.1.1 傅立叶变换轮廓术原理
• 3.1.2 利用傅立叶变换轮廓术实现动态三维形貌检测
• 3.2 基于调制度的位相解包裹算法
• 3.2.1 基于调制度函数的坏点标志
• 3.2.2 基于调制度的位相展开
• 3.2.3 实验结果
• 第四章 彩色编码动态三维轮廓术
• 4.1 彩色条纹的设计方法
• 4.1.1 彩色编码方法
• 4.1.2 实验选用的彩色条纹
• 4.2 彩色条纹的分色处理
• 4.2.1 色彩编码格式
• 4.2.2 由RGB格式到HIS格式的变换
• 4.2.3 应用颜色模板进行颜色标定
• 4.3 彩色编码三维形貌测量轮廓术
• 4.3.1 彩色条纹的细化处理
• 4.3.2 双向细化用于不连续物体的测量
• 4.3.3 三维唇动数据恢复
• 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢