光栅三维扫描系统中图像处理和相位法的研究与实现

论文题目: 光栅三维扫描系统中图像处理和相位法的研究与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 蒋滢莹

导师: 达飞鹏

关键词: 三维轮廓检测,三维重构,投影光栅,细化,亚像素,灰度矩,相位法,相移法

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 三维轮廓检测及其重构技术是计算机图像处理技术的一个分支,是计算机视觉和计算机图形图像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、虚拟现实和医学映像诊断等领域都有着广泛的应用前景。本文探讨了一种非接触性的快速获取三维物体轮廓的检测方法—投影光栅法。它采用普通白光将矩形光栅或者正弦光栅投影于被测物体表面上,由于物体外形凹凸等几何形状变化而在物体表面产生畸变条纹,这些畸变条纹就包含了物体表面形状的三维信息,由CCD摄像头摄取这些畸变条纹信息,对这些图像进行相应的处理,得到有关条纹的二维信息,然后再根据相应的数学转换模型和重构算法对物体的轮廓进行重构,就可以得到被测物体表面的三维外形数据信息。本文的主要工作包括对整个系统结构的设计;前期图像处理部分;二维-三维转换模型的建立和算法的研究。在第二章中对条纹图像的细化和亚像素边缘定位做了深入的探讨。先描述并比较了几种经典的算法,并对其中一种做了适当的改进。然后研究亚像素定位技术,应用形心法和灰度矩边缘定位法处理条纹,以求进一步提高条纹图像二维坐标的精度。在第三章中给出了投影光栅法中的相位法理论,并给出了实现结果。通过向被测物体投射几幅移相的光栅,得到含有相关相位的条纹图像,对这些条纹图像进行相位分析,得到物体轮廓表面上的相位,再运用相位高度转换算法,最终得到物体轮廓的三维数据信息。在本文的最后,讨论分析课题中尚存在的问题及进一步的研究方向。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章：绪论

1.1 课题背景

1.1.1 逆向工程简介

1.1.2 三维检测技术的发展现状

1.2 课题研究概述

1.2.1 课题研究的目的

1.2.2 光栅扫描系统的硬件环境

1.2.3 本文的主要工作

第二章：亚像素边缘定位方法研究

2.1 光栅条纹图像的特点

2.2 基于形态学的细化方法

2.2.1 几种典型细化算法及其优缺点

2.2.2 条纹图细化结果分析及算法的改进

2.3 亚像素方法的应用

2.3.1 亚像素基本原理及选用条件

2.3.2 矩方法

2.3.3 形心法

2.3.4 灰度矩边缘定位法

第三章：相位法原理分析及软硬件实现

3.1 三角法原理分析

3.1.1 投影光栅系统的原理

3.1.2 投影光栅三角法理论数学模型

3.1.3 三角法的进一步讨论

3.2 相位法的原理分析

3.2.1 相位法的基本原理和模型

3.2.2 几种典型的相位解调法及其优缺点

3.3 系统的硬件初始设置

3.4 相位法的软件设计方案

3.5 相位法软件的具体实现

3.5.1 主值相位场的解包裹法

3.5.2 软件的具体实现

3.6 本章小结

第四章：总结与展望

4.1 完成的工作

4.2 系统中需进一步研究的问题

4.3 结束语

致谢

参考文献

作者硕士期间发表的论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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