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基于彩色格雷编码的物体三维轮廓重构

作　者: 常妍
导　师: 胡家升
学　校: 大连理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 三维重构 结构光 格雷编码 表面颜色
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 94次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


作为图像处理的一个分支,三维轮廓重构是对物体表面形貌进行恢复的技术,它是获取被测物体表面空间三维坐标的主要手段之一。不同于传统的二维视图,三维重构结果蕴含高度信息,因此能够更加真实、完整的反映客观物体。正是基于三维轮廓重构技术的实际意义,它在逆向工程、医疗诊断、工业生产、文化古迹的重建等领域都有着广泛的实际应用和很大的商业价值。在众多的三维轮廓重构方法中,光学方法由于具有非接触性、高精度、测量速度快等优势日益成为研究热点。除常用的相位测量法、干涉测量法、傅里叶变换法等光学方法外,利用投影光的色彩信息获取物体表面形貌的结构光方法是目前广泛使用的方法,同时也是该领域的重点研究方向。本文研究了一种利用彩色格雷编码的方法对被测物体进行三维轮廓重构,论文工作主要包含以下几个方面:首先,本文介绍了多种三维轮廓重构方法,并详细阐述该领域目前的研究现状和发展趋势。以结构光方法为重点,讲解了结构光方法的基本原理及应用范围,对其中多种方法进行分析比较,并根据编码结构光方法的基本原理,建立了数学分析模型。其次,本文阐述了彩色RGB图像的组成原理,在考虑系统抗干扰能力的基础上,设计了一种彩色格雷编码方案,其中详细介绍了条纹编码、解码、码字修正以及为增加物体表面细节的纹理映射技术,同时对系统标定方法进行论述。再次,以原理分析为依据,利用MATLAB软件平台进行模拟重构。在验证设计方案理论可行性的基础上,详细考虑外界环境因素的影响,在暗室环境中搭建实验平台,对实际物体进行重构实验,并给出实验结果及误差分析。实验证明,本文提出的彩色格雷编码方案能够有效重构表面含有颜色信息的物体,因此该方法具有可行性。论文所做的工作为今后研究基于编码结构光方法的三维轮廓重构技术提供了参考和帮助。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 选题背景与研究意义  9
  1.2 三维轮廓重构方法概述  9-17
    1.2.1 接触式方法  10
    1.2.2 光学三维轮廓重构方法  10-17
  1.3 光学三维轮廓重构技术的应用  17-19
  1.4 编码结构光方法的发展与研究现状  19-20
  1.5 本课题的研究内容  20-21
2 彩色格雷编码原理及投影图案设计  21-33
  2.1 颜色模型  21-24
    2.1.1 RGB颜色模型  21-22
    2.1.2 HSI颜色模型  22-23
    2.1.3 RGB颜色模型和HSI颜色模型的转换关系  23-24
  2.2 彩色编码原理  24-28
    2.2.1 一维彩色编码  25-27
    2.2.2 二维彩色编码  27-28
  2.3 彩色编码结构光设计  28-33
    2.3.1 条纹码字设计  28-29
    2.3.2 投影方式的设计  29
    2.3.3 格雷码介绍  29-31
    2.3.4 彩色格雷编码投影方式  31-33
3 三维轮廓重构系统的实现  33-42
  3.1 重构系统结构组成及原理分析  33-34
    3.1.1 系统结构组成  33
    3.1.2 数学模型分析  33-34
  3.2 解码方法的研究  34-42
    3.2.1 颜色解码  35-37
    3.2.2 联合解码  37-38
    3.2.3 码字纠正  38-39
    3.2.4 插值  39-40
    3.2.5 纹理映射  40-42
4 三维轮廓重构系统的标定  42-49
  4.1 照相机的标定技术  42-45
    4.1.1 照相机标定技术分类  42
    4.1.2 相机标定过程中的坐标变换关系  42-45
  4.2 一般系统的标定  45-46
  4.3 具有约束条件的系统标定  46-49
5 三维轮廓重构实验  49-59
  5.1 仿真实验  49-51
    5.1.1 仿真编码结构光  49-50
    5.1.2 仿真结果  50-51
  5.2 重构实验  51-59
    5.2.1 实验设备  51-53
    5.2.2 数据采集  53-54
    5.2.3 数据处理  54-57
    5.2.4 评价分析  57-59
结论  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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