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基于双目视觉的主动三维测量技术研究

作　者: 孙璐
导　师: 李吉平; 彭健钧
学　校: 大连工业大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 双目视觉结构光图像处理立体匹配点云处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

三维测量是在空间范围内表达目标物体的几何形状、位置、姿态、运动等信息的测量。使用三维测量技术可以使计算机具有获取物体三维信息的能力。这些三维信息使用范围很广，包括基于实物的产品设计与分析、生产过程检测监控、城市建筑测量、地形测绘、变形监测、大型结构及管道设计、飞机船舶制造、道路与桥梁建设、贵重物品电子展示、文物保护、整形外科、虚拟现实等方面。本文将双目视觉技术与结构光技术相结合计算点云数据，研究了图像预处理，图像立体匹配，点云处理等问题，为获取高精度点云奠定了良好基础。本文在点云测量过程中，对所用图像都进行基于小波变换的噪音去除操作，以及图像背景信息去除操作，从后续点云计算的效果中可以看出，这些图像预处理操作有效减少了由于图像问题给点云带来的误差。对于图像匹配，提出了一种相互自适应的亚像素级匹配算法。算法以格雷编码图像为基础，使用每行格雷码值相同点的数目为比较条件，进行匹配点位置计算。实验结果表明，该算法匹配效果理想，提高了匹配精度。点云拼接是弥补点云信息缺失的重要步骤。本文在对点云数据进行去噪和简化之后，使用标记点与ICP算法相结合的拼接方法对点云数据进行拼接。该拼接方法是在标记点对两组点云的坐标系进行变换之后，再使用ICP算法对两组点云中最近点进行迭代计算，最后得到拼接结果。实验结果表明，使用此方法对两组点云进行拼接速度快且效果良好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 概述  9-10
  1.2 三维测量技术研究现状  10-11
    1.2.1 接触式测量  10-11
    1.2.2 非接触式测量  11
  1.3 基于双目视觉的三维测量技术研究现状  11-14
    1.3.1 被动视觉  12
    1.3.2 主动视觉  12-13
    1.3.3 基于双目视觉的主动三维测量技术  13-14
  1.4 本文工作内容  14-16
第二章系统设计  16-21
  2.1 系统分析  16-19
    2.1.1 硬件配置  16-17
    2.1.2 功能设计  17-19
  2.2 系统关键技术  19-21
    2.2.1 小波变换的基本理论  19
    2.2.2 Snake 模型  19-20
    2.2.3 形态学方法  20
    2.2.4 ICP 拼接方法  20-21
第三章点云获取  21-40
  3.1 测量原理  21-22
  3.2 摄像头标定  22-28
    3.2.1 单体标定  22-24
    3.2.2 立体标定  24-28
  3.3 栅格图  28-30
    3.3.1 格雷码编码  28-29
    3.3.2 格雷码解码  29-30
  3.4 图像处理  30-35
    3.4.1 去除图像噪音  30-34
    3.4.2 去除图像背景  34-35
  3.5 图像匹配  35-39
  3.6 获取点云  39
  3.7 小结  39-40
第四章点云处理  40-51
  4.1 点云去噪  40-45
  4.2 点云简化  45-46
  4.3 点云拼接  46-50
  4.4 小结  50-51
第五章系统实现  51-65
  5.1 点云获取功能的实现  52-60
  5.2 点云处理功能的实现  60-64
  5.3 小结  64-65
第六章总结及展望  65-68
参考文献  68-71
致谢  71

基于双目视觉的主动三维测量技术研究

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