本文關(guān)鍵詞： 深度獲取 結(jié)構(gòu)光 相位編碼 雙目匹配　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在高度自動(dòng)化、高度信息化的當(dāng)今世界,三維信息的應(yīng)用場景已經(jīng)越來越廣泛,并開始深刻地改變著人們的生活,如無人汽車、體感游戲儀和3D打印機(jī)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。如今,針對(duì)各種場景的深度信息獲取技術(shù)已成為現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)。本文在對(duì)現(xiàn)有深度獲取方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,提出了兩種基于相位編碼結(jié)構(gòu)光的深度獲取技術(shù)。第一種方法中使用了單幀混頻相位編碼結(jié)構(gòu)光,可用來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)場景下的稠密深度獲取。且與前人方法不同,該方法利用顏色及強(qiáng)度的變化來對(duì)雙頻相位進(jìn)行編碼,避免了傅里葉頻譜分離的問題,使得分頻變得更加容易。同時(shí)該方法僅采用一幅模板,即實(shí)現(xiàn)了基于余數(shù)定理的相位快速展開,可應(yīng)用于動(dòng)態(tài)場景之中。此外,為增加方法魯棒性,在進(jìn)行相位展開過程中,該方法充分利用了鄰域信息,以克服由余數(shù)定理引起的測量敏感性。該方法在使用單幅模版、不增加設(shè)備復(fù)雜性的情況下,有效地提高了相位展開的速度,實(shí)現(xiàn)了適用于動(dòng)態(tài)場景的高精度、高分辨率的深度信息獲取。經(jīng)過實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法對(duì)于表面深度多變物體、復(fù)雜物體邊緣,本算法均有較強(qiáng)的魯棒性,且對(duì)彩色場景、動(dòng)態(tài)場景也能實(shí)現(xiàn)精確深度測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于Kinect和ToF兩種商用深度獲取設(shè)備來說,該方法有著更高的精度。第二種方法采用了基于相位編碼的主被動(dòng)結(jié)合式深度測量。該方法基于經(jīng)典相移(Phase-Shift)三維輪廓測量法,進(jìn)行主動(dòng)結(jié)構(gòu)光投射,解碼時(shí),則利用場景自身特征進(jìn)行被動(dòng)雙目匹配和相移模板進(jìn)行結(jié)構(gòu)光主動(dòng)測距,進(jìn)行主被動(dòng)聯(lián)合解碼。該方法解決了傳統(tǒng)三幀三維輪廓測量法中出現(xiàn)的無法對(duì)孤立相位進(jìn)行正確展開,從而無法正確估計(jì)場景深度的問題;同時(shí)通過聯(lián)合利用場景特征及變形的模板特征,增加了深度測量的魯棒性,降低了相位展開的時(shí)間復(fù)雜度,大大加速了高精度結(jié)構(gòu)光測距過程。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法測量精度高,魯棒性強(qiáng),對(duì)物體顏色信息不敏感,可廣泛用于靜態(tài)及慢速運(yùn)動(dòng)場景,如室內(nèi)建模等。且只要投影及拍攝設(shè)備的幀率達(dá)到一定要求,該方法也可適應(yīng)動(dòng)態(tài)場景的需要。
[Abstract]:In the highly automated and highly information-based world, the application of three-dimensional information scene has become more and more extensive, and has begun to profoundly change people's lives, such as unmanned cars. The realization and application of somatosensory gameplay and 3D printer. Depth information acquisition technology for various scenes has become the focus and difficulty of the research at this stage. Based on the research on the existing depth acquisition methods. Two depth acquisition techniques based on phase-coded structured light are proposed. In the first method, single-frame mixed-phase coded structured light is used to achieve dense depth acquisition in dynamic scenes, which is different from previous methods. The method uses the change of color and intensity to encode the dual-frequency phase, which avoids the problem of Fourier spectrum separation and makes the frequency division easier. At the same time, the method uses only one template. In addition, in order to increase the robustness of the method, the method makes full use of the neighborhood information in the phase unwrapping process. In order to overcome the sensitivity caused by residue theorem, this method can effectively improve the speed of phase unwrapping and realize the high accuracy of dynamic scene by using single template without increasing the complexity of equipment. High resolution depth information acquisition. The experimental results show that the method is robust to the surface depth and complex object edge, and is robust to the color scene. Dynamic scene can also achieve accurate depth measurement. Experimental results show that compared with Kinect and ToF commercial depth acquisition equipment. The method has higher accuracy. The second method is based on phase coding combined with active and passive depth measurement. This method is based on the classical phase shift Phase-Shift 3D profile measurement method. For active structured light projection and decoding, passive binocular matching and phase-shifting template are used to carry out active structural light ranging. This method solves the problem that the isolated phase can not be expanded correctly and the depth of the scene can not be estimated correctly in the traditional three-frame 3D contour measurement method. At the same time, the robustness of depth measurement is increased, the time complexity of phase unwrapping is reduced, and the high precision structured light ranging process is greatly accelerated by using scene features and deformed template features. This method has the advantages of high measurement accuracy, strong robustness and insensitivity to object color information. It can be widely used in static and slow moving scenes, such as indoor modeling, and the frame rate of projection and shooting equipment can meet certain requirements. The method can also meet the needs of dynamic scenes.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN911.2

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