基于相位輔助的三維測(cè)量由于其測(cè)量速度快、精度高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。隨著應(yīng)用需求和技術(shù)的發(fā)展,三維數(shù)字化呈現(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì),如何自動(dòng)、快速的獲得三維模型是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。在進(jìn)行三維測(cè)量時(shí),由于傳感器視場(chǎng)有限,需要多次測(cè)量,才能得到全部三維數(shù)據(jù),目前依靠人工操作不可避免的帶來(lái)重復(fù)測(cè)量、遺漏測(cè)量等問(wèn)題。為了全方位一次性測(cè)量或者自動(dòng)測(cè)量,視點(diǎn)規(guī)劃具有重要的意義,因此本論文主要圍繞自動(dòng)三維重建中的視點(diǎn)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究,主要內(nèi)容總結(jié)如下:闡述了在三維重建過(guò)程中三維傳感器的成像約束條件,并通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型,估算系統(tǒng)的測(cè)量空間大小。針對(duì)已知物體模型,提出了一種視點(diǎn)規(guī)劃方法,主要思想是三維傳感器滿足相應(yīng)的約束條件后每次覆蓋未知點(diǎn)云的數(shù)量最多,以盡可能少的視點(diǎn)數(shù)量,完成整個(gè)模型的覆蓋。為一次性測(cè)量整個(gè)物體或自動(dòng)測(cè)量提供了指導(dǎo)作用,并減少了人工勞動(dòng)強(qiáng)度,提升了工作效率。針對(duì)未知模型提出了一種視點(diǎn)規(guī)劃方法,先通過(guò)深度相機(jī)快速得到待測(cè)物體的低精度數(shù)字化模型,然后基于視點(diǎn)規(guī)劃算法對(duì)低精度數(shù)字化模型中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行視點(diǎn)規(guī)劃,分別計(jì)算出三維傳感器需要對(duì)待掃描物體進(jìn)行三維掃描時(shí)的多個(gè)視點(diǎn)位置和視線方向。... 

【文章來(lái)源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

手眼標(biāo)定坐標(biāo)系變換關(guān)系

基于視點(diǎn)規(guī)劃的自動(dòng)三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究122.3.2相位展開(kāi)通常被物體表面高度調(diào)制的相位會(huì)超過(guò)一個(gè)周期，為了避免使用折疊相位造成歧義性，只有確定了該點(diǎn)的折疊級(jí)次k，才能得到該點(diǎn)的絕對(duì)相位，這個(gè)過(guò)程稱為相位展開(kāi)。為了得到準(zhǔn)確的折疊相位級(jí)次，目前的相位展開(kāi)算法主要可分為兩大類：空間相位展開(kāi)與時(shí)間相位展開(kāi)[41]。空間相位展開(kāi)算法是利用單幅折疊位相圖上的相鄰像素點(diǎn)的位相關(guān)系進(jìn)行展開(kāi)，展開(kāi)過(guò)程中如果物體表面不連續(xù)（凸起或凹陷），相位級(jí)次很容易被計(jì)算錯(cuò)誤，并且會(huì)導(dǎo)致該級(jí)次之后的相位展開(kāi)都發(fā)生錯(cuò)誤。時(shí)間相位展開(kāi)利用多幅不同頻率的條紋圖在獨(dú)立的時(shí)間維度上進(jìn)行相位展開(kāi)，避免了相位展開(kāi)的誤差傳遞。經(jīng)典的時(shí)間相位展開(kāi)算法有：變頻條紋序列[42]、頻率外差法[43]和格雷碼相位展開(kāi)法[44]。本小節(jié)主要詳細(xì)介紹格雷碼相位展開(kāi)方法。格雷碼最開(kāi)始是在1940由FrankGray年提出來(lái)的，這種編碼方式其相鄰的編碼之間只有一位數(shù)不同，能夠大大減少狀態(tài)變換時(shí)的邏輯混淆問(wèn)題，提高了抗噪性、穩(wěn)定性。每個(gè)條紋周期都對(duì)應(yīng)一個(gè)格雷碼的碼值，格雷碼的碼值確定了折疊相位的級(jí)次，而確定折疊級(jí)次后則可得到展開(kāi)后的絕對(duì)相位。而實(shí)際采集到的圖案受到環(huán)境光、噪聲干擾等影響，格雷碼圖像在“0”“1”邊界處會(huì)出現(xiàn)誤碼，導(dǎo)致部分級(jí)次計(jì)算錯(cuò)誤。而為解決在邊界處出現(xiàn)誤碼這一問(wèn)題，發(fā)展的互補(bǔ)型格雷碼彌補(bǔ)了這一缺陷，再多投一幀格雷碼圖案[45]，對(duì)兩種編碼結(jié)果產(chǎn)生互補(bǔ)，如圖2-3所示，利用這種方式有效的解決了誤碼問(wèn)題。圖2-4是基于互補(bǔ)型格雷碼得到的絕對(duì)相位。圖2-3互補(bǔ)型格雷碼

基于視點(diǎn)規(guī)劃的自動(dòng)三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究18Camera_LeftCamera_Right(a)單個(gè)相機(jī)景深(b)雙目景深圖3-5單、雙目相機(jī)景深（4）投影儀約束本文基于條紋結(jié)構(gòu)光的雙目立體視覺(jué)，需要利用數(shù)字投影儀（DLP）投射正弦條紋。一般投影儀透射比較大，但是景深卻比較校如圖3-6所示，雙目相機(jī)與投影的位置關(guān)系示意圖如下：圖3-6投影儀約束雙目可視區(qū)域示意圖（5）遮擋約束遮擋約束通常分為兩種情況：一種是相機(jī)和物體之間存在其他阻礙物，相機(jī)無(wú)法清晰的拍攝到物體；另一種是物體自身的某些部分不規(guī)則，存在遮擋，致使相機(jī)無(wú)法拍攝到。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]大鍛件測(cè)量系統(tǒng)中攝像機(jī)布局優(yōu)化及標(biāo)定技術(shù)[D]. 李明星.大連理工大學(xué) 2014
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本文編號(hào)：2996564