發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 01:11

  本文關(guān)鍵詞：三維成像系統(tǒng)中投影鏡頭畸變的標(biāo)定與修正研究

  更多相關(guān)文章： 投影儀標(biāo)定 條紋投影 共軸光學(xué)系統(tǒng) 絕對(duì)相位計(jì)算 畸變修正

【摘要】：隨著數(shù)字微鏡器件DMD(Digital Micromirror Device)的發(fā)展,基于DMD的數(shù)字光處理(DLP:digital light processing)投影儀由于具有高對(duì)比度、高亮度、高效率及可二次開發(fā)等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于三維測(cè)量系統(tǒng)中投射數(shù)字結(jié)構(gòu)光條紋。由于投影儀可以當(dāng)作一個(gè)光路逆向的相機(jī),因此投影儀標(biāo)定對(duì)于將單目視覺轉(zhuǎn)換為雙目視覺,恢復(fù)物體的三維形貌有著十分重要的意義�，F(xiàn)有的商用投影儀并非專門面向精密的三維測(cè)量,投影儀鏡頭不可避免的存在由于加工和裝配造成的非線性畸變,因而不能用傳統(tǒng)的針孔成像模型來表示。在三維形貌測(cè)量尤其是視場(chǎng)較大的測(cè)量中,需要建立投影儀的非線性模型。標(biāo)定DLP投影儀的幾何參數(shù),消除投影儀的鏡頭畸變,對(duì)于提高系統(tǒng)的測(cè)量精度具有重要的意義。通過建立投影儀的非線性模型,提出了一種基于投影和成像共光軸結(jié)構(gòu)的投影儀標(biāo)定方法。利用半透半反鏡使投影儀的投影光軸和相機(jī)的成像光軸共軸,因此,投影儀可以真正當(dāng)作一個(gè)逆向使用的相機(jī)。設(shè)計(jì)并制造了表面有圓環(huán)的標(biāo)定板。通過投影儀向其投射水平及垂直方向的正弦條紋,計(jì)算每個(gè)圓環(huán)標(biāo)志的中心點(diǎn)的相位。利用相位關(guān)系得到投影儀像素坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置,進(jìn)而標(biāo)定投影儀的內(nèi)參和外參。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法可以精確的獲得投影儀的相關(guān)參數(shù)。該方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不依賴于相機(jī)的標(biāo)定,沒有相機(jī)的累積誤差;另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是共軸結(jié)構(gòu)可以有效減小標(biāo)識(shí)點(diǎn)提取的透視投影誤差,使標(biāo)定結(jié)果比普通非共軸結(jié)果更精確,尤其對(duì)于投影儀的主點(diǎn)位置和徑向畸變系數(shù)。接下來根據(jù)標(biāo)定的畸變系數(shù),完成投影鏡頭畸變的圖形化顯示并利用雙線性插值消除投影儀鏡頭的畸變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：投影儀標(biāo)定 條紋投影 共軸光學(xué)系統(tǒng) 絕對(duì)相位計(jì)算 畸變修正
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH741.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號(hào)說明9-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景及應(yīng)用10-16
• 1.1.1 光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.2 三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用11-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 國(guó)外的典型三維掃描儀16-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)的典型三維掃描儀18-19
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外的投影儀標(biāo)定方法19-20
• 1.3 課題的研究目的及意義20-21
• 1.4 課題的來源研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21-24
• 第二章 投影鏡頭畸變的基本原理與模型24-32
• 2.1 理想鏡頭的線性模型24-27
• 2.2 鏡頭的畸變?cè)砼c模型27-29
• 2.2.1 徑向畸變27-28
• 2.2.2 偏心畸變28-29
• 2.2.3 薄棱鏡畸變29
• 2.3 實(shí)際投影鏡頭的非線性模型29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 投影儀的標(biāo)定32-50
• 3.1 投影儀的分類32-37
• 3.1.1 LCD投影儀33
• 3.1.2 DLP投影儀33-35
• 3.1.3 DLP投影儀的優(yōu)勢(shì)35-37
• 3.2 投影儀和相機(jī)的共軸結(jié)構(gòu)37-42
• 3.2.1 采用共軸結(jié)構(gòu)的原因37-40
• 3.2.2 共軸結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)40-42
• 3.3 投影儀標(biāo)定的原理42-48
• 3.3.1 標(biāo)定板的選擇43-44
• 3.3.2 折疊相位及展開相位的獲取44-45
• 3.3.3 相機(jī)投影儀之間關(guān)系的建立45-48
• 3.3.4 投影儀的標(biāo)定48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 投影鏡頭畸變的幾何校正50-60
• 4.1 畸變的幾何校正原理50-55
• 4.1.1 空間位置校正50-51
• 4.1.2 灰度重建51-55
• 4.2 投影鏡頭畸變修正的仿真55-56
• 4.3 投影儀鏡頭畸變的實(shí)際驗(yàn)證56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析60-74
• 5.1 投影鏡頭畸變的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及結(jié)果60-65
• 5.1.1 標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)60-61
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果61-65
• 5.1.3 標(biāo)定結(jié)果的評(píng)價(jià)分析65
• 5.2 投影鏡頭畸變修正效果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)65-72
• 5.2.1 驗(yàn)證原理及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)66-68
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析68-72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果82

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本文編號(hào)：775478