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采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构

作　者: 薛信庆
导　师: 胡家升
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 空间编码彩色条纹排列组合颜色识别动态三维重构
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 109次
引　用: 1次
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内容摘要

图像记录设备通常只能记录客观世界的二维信息,丢失了深度信息。在工业生产、逆向工程、医疗诊断等领域中的很多情况下需要采集目标物体的三维信息,三维轮廓重构技术随着实际应用的需求而不断发展。其中基于彩色编码结构光的三维重构技术由于具有非接触、精度高、易实现等优点日益成为研究热点。彩色编码的方法有两种：时序编码法和空间编码法。本文着重对空间编码方法进行了研究,最终构造了一种彩色空间编码法,实现了动态目标的三维重构。论文的主要内容包含以下几个方面：首先,分析了三维轮廓重构技术的发展历史和现状,比较了各类三维轮廓重构方法的优点和缺点,总结了彩色编码结构光在三维轮廓重构技术中的优势。详细介绍了彩色编码结构光法的原理,并完成了三维重构过程的数学建模。其次,研究了时序编码法中编码图选用颜色种类的多少与投影图数量的关系,得出了一种较好的组合方式,并完成了一套时序编码方案,通过实际的实验,验证了此编码方案的可行性,同时研究了解码过程中对编码图像的处理方法,得到了很好的效果。再次,本文的重点是构造了一套彩色空间编码方案完成了动态目标的三维轮廓重构。通过前两部分内容的分析与结论,研究了一种应用颜色种类少、解码精度高、以排列组合的方式生成空间编码图案的方法。编码图案中以四根彩色条纹为一个组合,同一个组合中不相邻的条纹允许有相同颜色的重复,这样在测量相同面积的目标物体时,能够减少编码所需颜色的种类,降低了解码过程中颜色识别的难度。最终通过实验证明了此方法对动态目标的三维重构行之有效。最后,对实验结果进行了误差分析。通过对标定块三维重构数据结果的分析,得出了整个三维重构系统的测量精度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-22
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 三维轮廓重构技术的发展与现状  8-15
    1.2.1 三维轮廓重构技术的分类及各自的特点  8-15
    1.2.2 三维轮廓重构技术的发展趋势  15
  1.3 结构光三维轮廓重构技术  15-20
    1.3.1 结构光三维轮廓重构技术的分类及各自的特点  15-17
    1.3.2 彩色编码结构光三维轮廓重构技术  17-20
  1.4 动态目标的三维轮廓重构技术  20-21
  1.5 本课题研究的内容  21
  1.6 本文的内容安排  21-22
2 彩色编码的原理及实现  22-32
  2.1 彩色编码技术  22-25
    2.1.1 彩色编码技术的特点  22-23
    2.1.2 彩色编码技术的分类  23-25
  2.2 时序编码和空间编码方法  25-29
    2.2.1 时序编码方法的原理及实现  25-27
    2.2.2 空间编码方法的原理及分类  27-29
  2.3 动态目标三维重构的分析  29-32
    2.3.1 动态目标三维重构的特点  29-30
    2.3.2 排列组合编码方法的实现  30-32
3 三维轮廓重构的实现  32-43
  3.1 三维轮廓重构的原理及数学建模  32-34
  3.2 彩色编码图的解码  34-39
    3.2.1 时序编码图的解码  34-36
    3.2.2 空间编码图的解码  36-39
  3.3 解码图像的处理  39-43
    3.3.1 解码过程中对突发情况的处理  39-40
    3.3.2 滤波处理  40-41
    3.3.3 插值处理  41
    3.3.4 纹理映射  41-43
4 系统的组成与标定  43-51
  4.1 系统的组成  43
  4.2 系统的标定  43-51
    4.2.1 系统结构的标定  44-48
    4.2.2 实验设备的标定  48-51
5 三维轮廓重构实验及结果  51-58
  5.1 实验设备  51-52
  5.2 实验过程及结果  52-57
    5.2.1 静态物体的三维重构  53-54
    5.2.2 动态物体的三维重构  54-57
  5.3 实验结果评价分析  57-58
结论  58-59
参考文献  59-61
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  61-62
致谢  62-64

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