基于面結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建方法研究與實現(xiàn).pdf

1、三維重建是一項數(shù)字化技術(shù)，能夠重建出實際物體的數(shù)字化三維模型，近年被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、逆向工程、生物醫(yī)療、文物修復、服裝設(shè)計和影視游戲制作等領(lǐng)域。
　　 其中，基于面結(jié)構(gòu)光的三維重建技術(shù)，以其非接觸式和重建精度高的特點得到廣泛的研究和應(yīng)用。該技術(shù)將面結(jié)構(gòu)光投影到物體表面，用相機采集經(jīng)物體表面調(diào)制變形的結(jié)構(gòu)光圖像，通過對變形結(jié)構(gòu)光圖像的分析，建立投影到物體表面上一點的結(jié)構(gòu)光投影點和其在變形結(jié)構(gòu)光圖像中成像點之間的對應(yīng)關(guān)系，然后根

2、據(jù)三角測量原理計算出物體表面每一點的深度，從而實現(xiàn)物體表面的三維重建。
　　 論文針對單投影儀－單攝像機三維重建系統(tǒng)中，系統(tǒng)配置的約束條件過強和投影儀標定困難的問題進行研究，取得了以下成果：
　　 （1）在分析傳統(tǒng)三維重建系統(tǒng)物相關(guān)系的基礎(chǔ)上，推導了投影儀和攝像機在一般位置條件下的物相關(guān)系，減少了系統(tǒng)中的約束條件，使得系統(tǒng)的配置更為靈活；
　　 （2）對三維重建系統(tǒng)的標定方法進行了研究，實現(xiàn)了張正友提出的基于平面

3、標定物的攝像機標定方法；提出了一種投射彩色圓形標記的投影儀標定方法，該方法利用已標定的攝像機來標定投影儀，避免了特殊標定設(shè)備的使用；
　　 （3）對標定圖像的處理方法進行了研究，實現(xiàn)了棋盤格標定板圖像X 型角點和彩色圓形標記中心自動提取和排序編號算法，提高了三維重建系統(tǒng)的標定效率。
　　 最后，借助本實驗室已實現(xiàn)的外差式相移方法實現(xiàn)了快速的相位展開，并根據(jù)系統(tǒng)標定結(jié)果和推導的物相關(guān)系實現(xiàn)了物體表面的三維重建。