隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們對生活質量的追求越來越高,國家對智能化產(chǎn)業(yè)越來越重視,體現(xiàn)計算機視覺越顯重要,它在逆向設計、人體重建、醫(yī)學領域等領域,能夠提供虛擬現(xiàn)實、定位等技術,能夠降低成本、提高效率。結構光測量是計算機視覺的重要技術之一,結構光三維測量技術是一種非接觸的光學三維測量方法,其基本原理為使用計算機生成結構光圖案,利用投影儀投影到物體表面,然后對圖案進行解碼等一系列圖像處理完成三維重建。然而,現(xiàn)有的方法大多需要對設計的模式進行多次投影來實現(xiàn)封閉形式的解決方案,這使得它們無法測量動態(tài)對象。本文提出了一種基于雙相機的結構光三維重建方法,并通過實驗驗證了該方法的有效性。本文以結構光為基礎,主要研究了雙相機的三維重建方法,并將重建方法應用到實際測量中去,主要內(nèi)容如下:（1）深入研究了結構光的三維測量相關理論、方法和關鍵技術,從數(shù)學角度分析了四大坐標系的轉換關系和內(nèi)外參數(shù),同時分析了對極幾何的原理,結合以上幾點建立了一種基于雙視圖極線約束的結構光重構方法的系統(tǒng)模型。（2）對本文搭建的系統(tǒng)的組成硬件組成進行了陳述,并分析出雙相機的轉換關系根據(jù)雙相機的轉換關系完成雙相機標定,得到了攝像機的內(nèi)外參數(shù)... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1條紋投影的三維成像系統(tǒng)實例Fig.1Anexampleof3Dimagingsystemforfringeprojection

山東理工大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)平臺的搭建以及數(shù)學模型的建立9第二章系統(tǒng)平臺的搭建以及數(shù)學模型的建立本章首先介紹了系統(tǒng)平臺的組成部分以及系統(tǒng)的工作原理，然后對系統(tǒng)中所采用的相機的模型從數(shù)學角度進行了描述，表述了相機中基本的四大坐標系的轉換關系以及內(nèi)外參數(shù)，此外從對極幾何的原理出發(fā)建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型。2.1系統(tǒng)的平臺搭建及工作原理本文所用從硬件和軟件兩個部分為主要切入點來實現(xiàn)三維測量系統(tǒng)。軟件部分即利用計算機負責數(shù)據(jù)采集及后續(xù)處理。而硬件部分則是選擇攝像機和投影儀的性能參數(shù)及搭建系統(tǒng)平臺。本文研究的系統(tǒng)構建主要通過投影儀投射RGB點圖案以及左右相機同步抓取待測物體數(shù)據(jù)信息。詳見圖2.1。圖2.1系統(tǒng)組成示意圖Fig.2.1Systemcompositiondiagram首先由投影儀向被測物體投射編碼結構光圖案即本文編碼的RGB圖案，然后兩旁的攝像機根據(jù)被測物表面輪廓抓取特征點位，完成二維圖形的收集，系統(tǒng)根據(jù)傳輸?shù)奈矬w不同角度的二維圖像，進行數(shù)據(jù)的運算處理，分析計算出被測物的三維點云數(shù)據(jù)，完成對被測物的三維建模。2.2攝像機模型2.2.1相機四大坐標轉換與內(nèi)外參數(shù)小孔成像模型[13-16]是攝像機模型的基本模型，通常也叫線性模型,這種模型由

山東理工大學碩士學位論文第二章系統(tǒng)平臺的搭建以及數(shù)學模型的建立10一個34矩陣描述。攝像機的基本成像模型為基本針孔模型，主要是從三維空間到平面中心投影所得。通過圖2.2(a)可得，cO為攝像機的攝影中心，cO到平面π的距離用f表示�？臻g點在平面π上所成的像cO是以cM為端點，并經(jīng)過點的射線及平面π的交點。平面π是攝像機的成像面，點cO是攝像機光心，f則是攝像機的焦距，以光心cO為原點且垂直于成像面的射線稱為主軸，主軸與成像面的交點稱為相機主點。圖2.2攝像機的基本成像幾何模型Fig.2.2Thebasicimaginggeometricmodelofthecamera本文根據(jù)相應的數(shù)據(jù)原理并建立相應的坐標系對上圖的映射關系進行表述。如圖2.2(b)所示，定義了四組坐標系，具體如下：（1）像素坐標系像素坐標系是建立在相機成像面上的二維坐標系，單位為像素（pixel），表示整幅圖像上像素點的行數(shù)與列數(shù)，原點為相機成像面左上角的初始像素點位置，其坐標系為O-uv，v軸與y軸方向一致。（2）成像面坐標系成像面坐標系pxy又稱物理坐標系，單位為毫米（mm），用來表示像素點在圖像中的物理位置，相機光軸與相機成像面的交點處為成像面坐標系的原點p，以水平線作為x軸，以垂直線作為y軸。理想狀況下，成像面坐標系的原點O位于像素坐標系的中心,但由于相機及鏡頭制造的原因會出現(xiàn)少量偏差。（3）相機坐標系相機坐標系ccccOxyz原點cO位于相機光心，以主軸為cZ軸，設定經(jīng)過cO且平行于cy軸的直線為y軸，將經(jīng)過cO且平行于cx軸的直線為x軸，相機坐標系的坐標

【參考文獻】：
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本文編號：3303450