基于空間編碼結(jié)構(gòu)光的高精度三維重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)是一種主動式重構(gòu)技術(shù),與被動式三維重構(gòu)技術(shù)相比,該技術(shù)具有匹配精度高、測量速度快和魯棒性好的優(yōu)點,在工業(yè)形貌測量、醫(yī)學工程和文物修復等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用。目前,編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)的研究熱點主要集中在兩個方面:(1)提高三維重構(gòu)的精度與速度,(2)實現(xiàn)運動物體全表面立體重構(gòu)。
  本文以提高空間編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)的精度為目標,主要研究了結(jié)構(gòu)光空間編碼算法、結(jié)構(gòu)光解碼算法和系統(tǒng)參數(shù)標定算法。本文的主要工作如

2、下:
  (1)研究了結(jié)構(gòu)光編碼技術(shù)。針對空間編碼的空間分辨率較低的問題,提出一種基于被測物體表面幾何特征的自適應結(jié)構(gòu)光空間編碼算法。首先,基于本文提出的條紋密集度特征,確定結(jié)構(gòu)光圖像上條紋稀疏和密集的區(qū)域,再基于目標表面幾何特征投影模型的反饋調(diào)節(jié)信息,完成結(jié)構(gòu)光編碼圖案條紋間距的自適應調(diào)節(jié),從而獲得空間分辨率較高的自適應結(jié)構(gòu)光空間編碼圖案,實現(xiàn)特定物體高精度三維重構(gòu)。通過實驗對比分析驗證了本文提出方法的有效性。
  (2)

3、研究了結(jié)構(gòu)光解碼技術(shù)。針對物體表面紋理和光照對結(jié)構(gòu)光圖像的影響導致解碼精度不高的問題,提出一種基于色彩遷移技術(shù)的彩色結(jié)構(gòu)光解碼算法。首先,以結(jié)構(gòu)光編碼圖案的顏色分布為先驗知識,利用色彩遷移的方式對相機捕獲的結(jié)構(gòu)光圖像進行增強和去光照處理,還原結(jié)構(gòu)光圖像條紋的顏色信息;其次,提出了兩步精確定位的彩色結(jié)構(gòu)光圖像條紋中心點亞像素提取算法,從而可以準確提取出條紋的中心坐標,實現(xiàn)高精度解碼。通過結(jié)構(gòu)光圖像增強處理實驗對比,本文提出的算法比Reti

4、nex算法匹配精度平均提高了5%左右;通過特征點檢測實驗對比,本文算法比Rongqiang Yang算法提取錯誤率平均降低了4%左右,驗證了本文提出算法的有效性。
  (3)研究了結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)標定和結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)。針對系統(tǒng)參數(shù)標定不精確導致三維重構(gòu)精度不高的問題,提出了基于局部單應性矩陣的系統(tǒng)標定算法,且設(shè)計并實現(xiàn)了基于空間編碼結(jié)構(gòu)光的三維重構(gòu)系統(tǒng)和標定系統(tǒng)。首先,將結(jié)構(gòu)光編碼圖案投影到標定板上,通過解碼得到投影圖案平面和相機成

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