本文關(guān)鍵詞：基于十字結(jié)構(gòu)光的三維重建及精度分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：線結(jié)構(gòu)光檢測(cè)技術(shù)是測(cè)量物體幾何參數(shù),實(shí)現(xiàn)三維重建最普遍的方法之一。因其具有非接觸、大量程、速度快、精度高、算法穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),在工業(yè)檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前普遍采用一字結(jié)構(gòu)光作為投射源,針對(duì)一字結(jié)構(gòu)光在三維重建中可能存在的信息不完整問題,本文采用十字結(jié)構(gòu)光對(duì)物體表面實(shí)現(xiàn)三維重建,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用十字結(jié)構(gòu)光可有效避免信息丟失的情況。本文主要研究內(nèi)容和成果包括:1)構(gòu)建了基于十字結(jié)構(gòu)光的三維重建系統(tǒng)框架。十字結(jié)構(gòu)光的特點(diǎn)主要在于激光源投射出來的是兩個(gè)互相垂直的激光平面,因此相對(duì)于一字結(jié)構(gòu)光,其能獲得更豐富的信息。本文基于十字結(jié)構(gòu)光構(gòu)建了三維重建系統(tǒng)的整體框架,并分析了各個(gè)模塊的工作原理。2)改進(jìn)了一種基于激光交線的十字結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定方法。十字激光投射器產(chǎn)生的兩個(gè)激光平面源于同一個(gè)光源,通過特殊分光鏡使得兩個(gè)光平面近似垂直,針對(duì)此特點(diǎn),本文把激光投射器產(chǎn)生的激光平面拆分為兩個(gè)獨(dú)立的激光平面進(jìn)行標(biāo)定。因此在進(jìn)行激光平面標(biāo)定之前,需采用隨機(jī)算法對(duì)激光光條進(jìn)行識(shí)別并分類。本文改進(jìn)后的激光平面參數(shù)標(biāo)定方法結(jié)合了直線擬合與平面擬合等基本算法,簡單方便,但又不失精度,適合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。3)提出了一種基于十字結(jié)構(gòu)光的光條中心提取及分類算法。本文比較了多種傳統(tǒng)的光條中心提取方法,最后結(jié)合快速細(xì)化算法、Hessian矩陣法和灰度重心法成功提取了光條中心的亞像素級(jí)坐標(biāo),并可實(shí)現(xiàn)快速分類,將提取的中心點(diǎn)準(zhǔn)確歸屬至各自的光平面下。本文所提算法在提高精度的同時(shí)提高了檢測(cè)效率。4)搭建了整套系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)構(gòu)建的三維重建系統(tǒng)框架圖,本文搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其主要包括硬件設(shè)備及軟件開發(fā)兩個(gè)部分。可調(diào)用計(jì)算機(jī)控制軟件對(duì)硬件設(shè)備實(shí)時(shí)控制,軟件部分可有效實(shí)現(xiàn)圖像采集、圖像處理及三維重建功能。5)重建精度的分析。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱體的擬合數(shù)據(jù)分析了重建誤差,對(duì)鞋楦的掃描實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)證采用本文方法可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)自由曲面的三維重建,并論證采用十字結(jié)構(gòu)光相對(duì)于一字結(jié)構(gòu)光所具有的優(yōu)勢(shì),進(jìn)而表明本文所提方法的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：十字結(jié)構(gòu)光 三維重建 標(biāo)定 光條中心提取 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)光檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 光條中心提取技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 結(jié)構(gòu)光三維重建模型介紹17-25
• 2.1 三維重建系統(tǒng)框架17-18
• 2.2 三維重建基本原理18-23
• 2.2.1 常用坐標(biāo)系18-19
• 2.2.2 攝像機(jī)模型19-22
• 2.2.3 重建模型22-23
• 2.3 十字結(jié)構(gòu)光與一字結(jié)構(gòu)光的區(qū)別23-24
• 2.3.1 十字結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢(shì)23-24
• 2.3.2 十字結(jié)構(gòu)光存在的難點(diǎn)24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定25-43
• 3.1 攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定25-29
• 3.1.1 基于張正友平面標(biāo)定法的攝像機(jī)標(biāo)定25-28
• 3.1.2 亞像素級(jí)角點(diǎn)提取算法28-29
• 3.2 激光平面參數(shù)標(biāo)定29-39
• 3.2.1 圖像預(yù)處理29-32
• 3.2.2 激光直線擬合32-35
• 3.2.3 激光平面參數(shù)計(jì)算35-39
• 3.3 運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)定39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 光條中心提取43-56
• 4.1 算法概述43-49
• 4.1.1 快速細(xì)化算法43-45
• 4.1.2 Hessian矩陣法45-48
• 4.1.3 灰度重心法48
• 4.1.4 雙線性插值法48-49
• 4.2 改進(jìn)后的算法49-53
• 4.3 結(jié)果分析53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及精度分析56-68
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)56-60
• 5.1.1 硬件設(shè)備56-58
• 5.1.2 軟件開發(fā)58-60
• 5.2 精度分析60-67
• 5.2.1 標(biāo)定結(jié)果60-61
• 5.2.2 圓柱面的三維重建61-66
• 5.2.3 自由曲面的三維重建66-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)和展望68-70
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74

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