【摘要】：三維成像技術(shù)是目前比較熱門的研究領(lǐng)域,在眾多已提出的方法中,采用結(jié)構(gòu)光對物體表面進行掃描重建的方法越來越受到人們的重視。投影結(jié)構(gòu)光三維重建具有較高精度、非接觸、檢測速度快、操作簡單等優(yōu)點,在工業(yè)場景中正應(yīng)用得越來越廣泛。單目的結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)面對具有復(fù)雜表面或者階梯、陡峭表面的物體時,因遮擋問題而不能重建出完整的物體表面。雙目或多目的投影結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)可以有效地解決單目系統(tǒng)遇到的問題,但也引入了新的問題,比如:需要解決多目系統(tǒng)的標(biāo)定以及多個點云融合的問題。本文詳細(xì)介紹了雙目結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的測量原理,主要包括投影圖案的編碼解碼技術(shù)、系統(tǒng)模型中參數(shù)的標(biāo)定以及點云的生成與融合拼接等。通過對圖案編解碼策略進行分析,決定采用格雷碼編碼,它可以顯著提高解碼的可靠性。在對投影儀進行標(biāo)定時,通過局部單應(yīng)性變換的方法將投影儀標(biāo)定轉(zhuǎn)換為成熟的相機標(biāo)定,大大提高了投影儀標(biāo)定的準(zhǔn)確性。在最后的點云重建部分,針對菱形排布投影器件的特性,提出了一種三角法三維點云重建的改進方案,有效地解決了正常使用三角法重建點云出現(xiàn)的變形問題。之后,根據(jù)上述原理開發(fā)了一套雙目結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng),使用它可對復(fù)雜表面進行三維重建。該系統(tǒng)硬件組成比較簡單,由一個投影儀和兩個相機組成,在進行三維重建時,實際上是左右兩個子系統(tǒng)(兩個投影儀-相機對)分別進行三維點云重建,之后將右點云變換坐標(biāo)與左點云進行融合。實驗結(jié)果表明工作距離為800mm時,系統(tǒng)的重復(fù)相對測量誤差為0.6%,即能有效地重建出被測物三維形貌。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O439;TN919.81
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論題研究的背景和意義物體表面三維尺寸的測量是當(dāng)前比較熱門的研究領(lǐng)域，相應(yīng)的測量生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。例如，在逆向工程、機器視覺、工業(yè)領(lǐng)域中，我們可以輕易地發(fā)現(xiàn)它們的身影，并且它們的重要作用也課題基于這樣的背景，主要研究結(jié)構(gòu)光三維測量中的編解碼技術(shù)、定以及多個生成點云的配準(zhǔn)問題，通過使用高性能的硬件，提高系理速度，最終獲得具有較高精度和點云密度的被測物點云。維測量技術(shù)概述

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 所示。其中，接觸式測量的典型代表就是三坐標(biāo)測量機[3,。這種測量方法在目前看來測量精度最高，可達到微米級。比如在對柔軟物體和彎曲曲面的大型工件進行測量時，顯接觸式探頭機械運動的限制，導(dǎo)致測量效率也不高；另外對工作環(huán)境有很高的要求，因此應(yīng)用范圍受限。這些都限中的應(yīng)用。

圖 1. 3 Breuckmann 公司的 StereoSCAN-HE 三維掃描儀Fig 1.3 StereoSCAN-HE 3D Scanner of Breuckmann Company投影結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)是一種主動式的三角測量技術(shù)，其基本原理是控制光源向被測物表面投射光線，光在物體表面形成點、線、面三種形狀，可用成像系統(tǒng)采集。之后根據(jù)標(biāo)定的空間方向和獲得的位置參數(shù)，利用三角法測量原理即可得到物體在空間中的三維形貌。目前，國外對投影結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的研究主要側(cè)重在兩個方面，其一是提高測量精度[12, 13]；其二是加快處理速度，以期實現(xiàn)最終的實時測量[14, 15]。精度方面，很多研究人員將系統(tǒng)參數(shù)的精確標(biāo)定作為研究的重點，比如從原理上對測量系統(tǒng)模型進行改進和使用比棋盤格更精確的特征圓平板等。而對于速度，研究人員從減小算法復(fù)雜度和使用高性能計算技術(shù)方面著手，比如使用查找表（LUT）的技術(shù)減小計算量。除此之外，國外的科研人員還在產(chǎn)品的商業(yè)化方面做了大量的工作。近年來，很多便攜式的 3D 掃描儀涌入市場，在測量精度、速度以及交互性等方面都達到了較高的水平。比如德國的 Breuckmann 公司生產(chǎn)的 StereoSCAN-HE 三維掃描儀系統(tǒng)，如上圖 1.3 所示，其測量分辨率可達 0.02mm。和國外相比，近年來我國視覺測量

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2 劉青科;用解析方法建立兩個三角形的親似對應(yīng)(Ⅰ)[J];阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報;1988年02期

3 劉宗祿;羅本成;;斜孔綜合投影BASIC程序及投影位移規(guī)律初探[J];地質(zhì)與勘探;1988年04期

4 春麗榮,劉樹范,王剛;論量得風(fēng)層尺度及應(yīng)用[J];山東氣象;1989年04期

5 楊榮良;;投影用得好 勞技教活了[J];浙江電化教育;1998年05期

6 ;投影在識圖教學(xué)中的運用[J];浙江電化教育;1994年05期

7 王剛;量得風(fēng)層的風(fēng)向轉(zhuǎn)換趨勢坐標(biāo)判斷法[J];山東氣象;1987年01期

8 田曉;李全海;;基于投影點的空間圓形擬合檢測新方法[J];工程勘察;2014年05期

9 付士寬;;犁的重心投影點與阻力中心的研討[J];現(xiàn)代化農(nóng)業(yè);1983年05期

10 李繼武;談?wù)劧踢厷w心元素的取用問題[J];測繪通報;1965年10期

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3 杜中義;肖春霞;馮光普;初雨;;基于保特征無參數(shù)投影的快速幾何重建[A];第四屆全國幾何設(shè)計與計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

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5 隋正蘇;;探討線路工程設(shè)計中懸高的測量方法[A];2016年3月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2016年

6 孟環(huán)標(biāo);楊興強;李雪梅;;基于雙目視覺的測量系統(tǒng)誤差分析[A];第五屆全國幾何設(shè)計與計算學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

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本文編號：2795329