基于雙目結(jié)構(gòu)光的快速三維成像系統(tǒng)研究.pdf

1、三維成像技術(shù)是一種獲取物體空間立體信息的技術(shù)，其在民用、工業(yè)和軍事領(lǐng)域都有重要的作用，目前廣泛應(yīng)用于零件檢測、工業(yè)設(shè)計、逆向工程、實物仿形、虛擬現(xiàn)實、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，三維成像技術(shù)應(yīng)用場合越來越廣，越來越受重視，也逐漸成為研究的熱點。
　　三維成像方法眾多，其中雙目視覺被廣泛研究，已經(jīng)成為機器視覺領(lǐng)域中的重要分支。雙目視覺是一種直接模擬人眼成像從而判斷待測物體距離的一種技術(shù)，是最接近于生物視覺系統(tǒng)的三維測量方法，

2、其三維成像原理簡單，視差與深度成一一對應(yīng)關(guān)系，只需求得視差，即能得到距離信息。另外，其成像系統(tǒng)也相對簡單，且相較而言三維成像速度快。但是，該方法也有其局限性，特別是待測物體表面紋理較少時，雙目匹配算法將會出現(xiàn)非常大的誤差，因此也無法準確得到物體表面的深度信息。
　　本文從雙目視覺三維成像系統(tǒng)的數(shù)學模型出發(fā)，分析和推導了視差與深度信息之間的數(shù)學關(guān)系，解釋了相機需要標定的原因，并對標定方法進行了詳細說明，然后介紹了圖像矯正和立體校正的

3、處理手段與實現(xiàn)過程，并介紹了兩種經(jīng)典的雙目匹配算法，并給出了重構(gòu)方法。
　　接著介紹了雙目匹配存在的困難，給出了經(jīng)典匹配算法在實際中的成像效果，分析了其困難所在，引出了結(jié)構(gòu)光投影與雙目視覺相結(jié)合的方法，并提出了一種雙目結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)解決方案;設(shè)計了一種特殊的條紋型結(jié)構(gòu)光，引入了可信度等級的概念，并基于該結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)了可靠的條紋識別算法，大大提高了條紋識別準確率;對非極值點進行了特殊處理，提高了系統(tǒng)雙目匹配的準確性和抗干擾性。
　　

4、搭建了雙目結(jié)構(gòu)光實驗系統(tǒng)，編寫了系統(tǒng)軟件，使標定、投影、校正、三維成像、3D顯示等整個過程高度自動化，實現(xiàn)了快速的雙目視覺三維成像功能。
　　最后，對該系統(tǒng)進行了測試和驗證，從多個側(cè)面驗證了雙目標定結(jié)果的準確性;將三維測量結(jié)果與經(jīng)典匹配算法進行了比較，發(fā)現(xiàn)該方法在保證了成像時間小于經(jīng)典匹配算法的同時，成像效果遠優(yōu)于經(jīng)典匹配算法;選取了一個典型的待測物體，進行重復性實驗，成像平均誤差小于2mm，接著分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對成像精度的影響