點(diǎn)云拼接是三維重建中非常重要的一個(gè)研究方向,經(jīng)過幾十年的研究,點(diǎn)云拼接取得了非常多的研究成果,但仍存在算法復(fù)雜度、計(jì)算時(shí)間和精度難以兼顧的問題�；诖�,本文提出了一種算法簡單、適用性強(qiáng)以及實(shí)時(shí)性好的自由視角三維點(diǎn)云拼接算法。本文的主要工作以及創(chuàng)新點(diǎn)如下:（1）搭建了結(jié)構(gòu)光硬件系統(tǒng)并完成了系統(tǒng)的高精度標(biāo)定。采用結(jié)構(gòu)光加線移的編解碼方式,得到高精度的單視角稠密點(diǎn)云;（2）研究并實(shí)現(xiàn)了棋盤格法、轉(zhuǎn)軸法等需要額外標(biāo)定物的多視角拼接方案,針對(duì)不同紋理特性的表面進(jìn)行了多視角拼接實(shí)驗(yàn),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析:基于額外標(biāo)定物拼接的算法復(fù)雜度低,但拼接精度受標(biāo)定物的影響非常大,并且這種方法限制了待測物的測量范圍,適用性差;（3）研究并實(shí)現(xiàn)了基于經(jīng)典ICP（Iterative Closet Point）方法、基于雙目立體視覺恢復(fù)空間三維匹配點(diǎn)對(duì)的拼接算法等無需額外標(biāo)定物的拼接算法,其中ICP算法對(duì)初始位置要求高,迭代耗時(shí)久,基于雙目立體視覺的方法重建匹配點(diǎn)對(duì)的精度低。通過分析其優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于運(yùn)動(dòng)旋量的無迭代快速拼接算法,并針對(duì)不同紋理特性的表面實(shí)現(xiàn)了多視角快速拼接;（4）為了解決圓柱體等規(guī)則幾何對(duì)... 

【文章來源】：桂林電子科技大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)原理示意圖

法以及具體過程。結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)中將投影儀替換雙目立體視覺中的一個(gè)相機(jī)能夠解決立體視覺中對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配的問題，但同時(shí)又帶來新的問題：投影儀只是一個(gè)信息發(fā)射設(shè)備，不具備信息接收能力。因此投影儀的標(biāo)定過程需要借助相機(jī)來完成。一般將投影儀當(dāng)作逆光路相機(jī)，因此可采用與相機(jī)相同的非線性畸變模型對(duì)投影儀進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的具體步驟如下：（1）根據(jù)需要測量的物體大小以及測量范圍調(diào)節(jié)設(shè)備之間的相互位置關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過程中相機(jī)與投影儀之間的位置關(guān)系是固定的，我們首先需要調(diào)焦使得投影儀投射的結(jié)構(gòu)光以及攝像機(jī)采集的圖像都是最清晰的。其次要注意的是，由于待測物的三維點(diǎn)是通過解碼相機(jī)拍攝的編碼圖像而得到的，因此需要保證投影儀的投射范圍與相機(jī)捕獲的區(qū)域要盡可能的重疊。（2）選擇標(biāo)定棋盤格，并制作投影儀用的棋盤格。（3）采集棋盤格圖像。首先只打開相機(jī)采集棋盤格的圖像，然后位置保持不動(dòng)，打開投影儀，向棋盤格投射棋盤格圖案，并用相機(jī)拍被投射的棋盤格圖像，其中一幀如圖 2.5（a）與（b）所示：

圖 2.7 Gray Code 編碼圖案幅格雷碼編碼圖案，可以將整個(gè)投影范圍分為 256 個(gè)不同區(qū)域，此為 4Pixel，這就導(dǎo)致圖像分辨率不是很高。為了解決這個(gè)問題，如，這會(huì)導(dǎo)致投影數(shù)量增多，且相機(jī)難以捕獲到清晰的編碼條紋。的是靜態(tài)物體，由于格雷碼編碼圖像中的條紋與投射到物體上的確定，并且為了克服投影圖案本身的離散特征限制了距離分辨率的格雷碼加時(shí)間編碼中的線移編碼方式編碼。線移編碼分辨率高，精現(xiàn)。利用多幅格雷碼編碼圖案進(jìn)行編碼，因此可以很方便的將最后一幅編碼的第一幅圖像，這樣做的好處是可以很巧妙的區(qū)分出格雷碼另外重新制作新的線移圖案，提高了實(shí)驗(yàn)效率。規(guī)定用作線移的格為 m Pixel,那么線移圖案每往右平移 1 個(gè)像素，就會(huì)產(chǎn)生一幅新這樣的規(guī)律，平移 m-1 次后就可以得到所有的線圖案，這樣就可以采樣點(diǎn)來參與計(jì)算。以格雷碼投影圖案條紋最小像素寬度為 4 線移編碼圖案以及格雷碼編碼圖像分別如圖 2.8、圖 2.9 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 雷玉珍.華中科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3087809