隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)生活質(zhì)量的追求越來越高,國(guó)家對(duì)智能化產(chǎn)業(yè)越來越重視,體現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺越顯重要,它在逆向設(shè)計(jì)、人體重建、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等領(lǐng)域,能夠提供虛擬現(xiàn)實(shí)、定位等技術(shù),能夠降低成本、提高效率。結(jié)構(gòu)光測(cè)量是計(jì)算機(jī)視覺的重要技術(shù)之一,結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)是一種非接觸的光學(xué)三維測(cè)量方法,其基本原理為使用計(jì)算機(jī)生成結(jié)構(gòu)光圖案,利用投影儀投影到物體表面,然后對(duì)圖案進(jìn)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(duì)設(shè)計(jì)的模式進(jìn)行多次投影來實(shí)現(xiàn)封閉形式的解決方案,這使得它們無法測(cè)量動(dòng)態(tài)對(duì)象。本文提出了一種基于雙相機(jī)的結(jié)構(gòu)光三維重建方法,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。本文以結(jié)構(gòu)光為基礎(chǔ),主要研究了雙相機(jī)的三維重建方法,并將重建方法應(yīng)用到實(shí)際測(cè)量中去,主要內(nèi)容如下:（1）深入研究了結(jié)構(gòu)光的三維測(cè)量相關(guān)理論、方法和關(guān)鍵技術(shù),從數(shù)學(xué)角度分析了四大坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系和內(nèi)外參數(shù),同時(shí)分析了對(duì)極幾何的原理,結(jié)合以上幾點(diǎn)建立了一種基于雙視圖極線約束的結(jié)構(gòu)光重構(gòu)方法的系統(tǒng)模型。（2）對(duì)本文搭建的系統(tǒng)的組成硬件組成進(jìn)行了陳述,并分析出雙相機(jī)的轉(zhuǎn)換關(guān)系根據(jù)雙相機(jī)的轉(zhuǎn)換關(guān)系完成雙相機(jī)標(biāo)定,得到了攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)... 

【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

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

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章系統(tǒng)平臺(tái)的搭建以及數(shù)學(xué)模型的建立9第二章系統(tǒng)平臺(tái)的搭建以及數(shù)學(xué)模型的建立本章首先介紹了系統(tǒng)平臺(tái)的組成部分以及系統(tǒng)的工作原理，然后對(duì)系統(tǒng)中所采用的相機(jī)的模型從數(shù)學(xué)角度進(jìn)行了描述，表述了相機(jī)中基本的四大坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系以及內(nèi)外參數(shù)，此外從對(duì)極幾何的原理出發(fā)建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。2.1系統(tǒng)的平臺(tái)搭建及工作原理本文所用從硬件和軟件兩個(gè)部分為主要切入點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量系統(tǒng)。軟件部分即利用計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及后續(xù)處理。而硬件部分則是選擇攝像機(jī)和投影儀的性能參數(shù)及搭建系統(tǒng)平臺(tái)。本文研究的系統(tǒng)構(gòu)建主要通過投影儀投射RGB點(diǎn)圖案以及左右相機(jī)同步抓取待測(cè)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(cè)物體投射編碼結(jié)構(gòu)光圖案即本文編碼的RGB圖案，然后兩旁的攝像機(jī)根據(jù)被測(cè)物表面輪廓抓取特征點(diǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，分析計(jì)算出被測(cè)物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，完成對(duì)被測(cè)物的三維建模。2.2攝像機(jī)模型2.2.1相機(jī)四大坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與內(nèi)外參數(shù)小孔成像模型[13-16]是攝像機(jī)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(xué)碩士學(xué)位論文第二章系統(tǒng)平臺(tái)的搭建以及數(shù)學(xué)模型的建立10一個(gè)34矩陣描述。攝像機(jī)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(jī)的攝影中心，cO到平面π的距離用f表示。空間點(diǎn)在平面π上所成的像cO是以cM為端點(diǎn)，并經(jīng)過點(diǎn)的射線及平面π的交點(diǎn)。平面π是攝像機(jī)的成像面，點(diǎn)cO是攝像機(jī)光心，f則是攝像機(jī)的焦距，以光心cO為原點(diǎn)且垂直于成像面的射線稱為主軸，主軸與成像面的交點(diǎn)稱為相機(jī)主點(diǎn)。圖2.2攝像機(jī)的基本成像幾何模型Fig.2.2Thebasicimaginggeometricmodelofthecamera本文根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)原理并建立相應(yīng)的坐標(biāo)系對(duì)上圖的映射關(guān)系進(jìn)行表述。如圖2.2(b)所示，定義了四組坐標(biāo)系，具體如下：（1）像素坐標(biāo)系像素坐標(biāo)系是建立在相機(jī)成像面上的二維坐標(biāo)系，單位為像素（pixel），表示整幅圖像上像素點(diǎn)的行數(shù)與列數(shù)，原點(diǎn)為相機(jī)成像面左上角的初始像素點(diǎn)位置，其坐標(biāo)系為O-uv，v軸與y軸方向一致。（2）成像面坐標(biāo)系成像面坐標(biāo)系pxy又稱物理坐標(biāo)系，單位為毫米（mm），用來表示像素點(diǎn)在圖像中的物理位置，相機(jī)光軸與相機(jī)成像面的交點(diǎn)處為成像面坐標(biāo)系的原點(diǎn)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(biāo)系的原點(diǎn)O位于像素坐標(biāo)系的中心,但由于相機(jī)及鏡頭制造的原因會(huì)出現(xiàn)少量偏差。（3）相機(jī)坐標(biāo)系相機(jī)坐標(biāo)系ccccOxyz原點(diǎn)cO位于相機(jī)光心，以主軸為cZ軸，設(shè)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(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)

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本文編號(hào)：3303450