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小波变换轮廓术理论和技术研究

作　者: 刘春媛
导　师: 周波
学　校: 黑龙江科技学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 三维测量小波变换标定脊提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

基于结构光投影的主动三维测量方法由于其高分辨率、非接触、无破损、数据获取速度快等优点而被公认为最有前途的三维测量方法。傅立叶变换轮廓术通过摄像机采集一幅因物体表面起伏变化而引起的变形条纹图像,采用傅立叶变换技术提取条纹图像的相位信息,进而获得物体表面的三维轮廓。本文通过对傅立叶变换轮廓术的理论分析,指出其不适合短时非平稳信号的缺点,提出了小波变换轮廓术和改进的小波变换轮廓术。首先,分析了小波变换在处理动态信号上的优势,阐述了小波变换轮廓术的基本原理,根据非平稳动态信号分析的需要,从理论和实验两个方面,对母小波函数进行了考察,提出适合条纹图像分析的母小波函数。其次,系统结构参数标定是结构光三维测量技术中的关键问题之一,其标定精度直接决定系统的精度。本文采用张正友提出的摄像机标定法,并用铝制的高精度标定板代替传统的棋盘格,从而提高了摄像机的标定精度。在投影仪的标定上,通过建立摄像机图像与投影仪图像的对应关系,赋予投影仪“拍摄”图像的能力,从而将投影仪参数标定问题转化为传统的摄像机参数标定问题。再次,采用连续小波变换提取相位信息,通过小波变换由表现为频率/尺度空间的局部最大的“脊”提取得到相位信息,再由相位信息中用三角测量法重建物体的三维高度。为获得高精度的相位信息,本文对两种脊提取算法进行了分析评价,其一是常规的最大值“脊”提取算法,另一种采用的是成本函数“脊”提取算法。最后,在分析了传统小波变换轮廓术在的三维测量上对于物体在反射率上的弱势后,介绍了本系统的研究成果改进的小波变换轮廓术。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 序言  9-10
  1.2 光学三维轮廓术的国内外研究现状  10-12
    1.2.1 被动三维测量  10-11
    1.2.2 主动三维测量  11-12
  1.3 傅里叶变换轮廓术  12-14
  1.4 本系统研究的目的和意义  14
  1.5 本论文的主要研究内容  14-16
第2章小波变换轮廓术  16-26
  2.1 一维连续小波变换的基本概念  16-21
    2.1.1 小波函数  16-18
    2.1.2 几种常用的小波  18-20
    2.1.3 一维连续小波变换原理  20-21
  2.2 小波变换轮廓术的基本原理  21-23
  2.3 小波母函数的选择  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章系统参数标定  26-37
  3.1 摄像机透视投影模型  26-30
    3.1.1 图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系  26-28
    3.1.2 摄像机的数学模型（小孔成像模型）  28-30
  3.2 摄像机参数标定  30-35
    3.2.1 基于2D 平面靶标的摄像机标定  30-32
    3.2.2 摄像机参数标定  32-35
  3.3 投影仪标定  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章脊提取算法  37-48
  4.1 最大值提取算法  37-41
  4.2 代价函数算法  41-46
    4.2.1 动态优化  42-43
    4.2.2 脊点的确定  43-46
  4.3 本章小结  46-48
第5章计算机模拟和实验  48-53
  5.1 有噪声的模拟测试  48-51
  5.2 实际物体测试  51-52
  5.3 本章小结  52-53
第6章改进的小波变换轮廓术  53-56
  6.1 改进算法原理  53
  6.2 实际物体测试  53-55
  6.3 本章小结  55-56
第7章总结和展望  56-59
  7.1 论文总结  56-57
  7.2 工作展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
作者简介  64

小波变换轮廓术理论和技术研究

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