基于结构光3D扫描的数据反求及处理研究

发布时间：2017-08-03 00:23

  本文关键词：基于结构光3D扫描的数据反求及处理研究

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【摘要】：基于光栅投影的点云预处理与曲面重构是以结构光3D扫描作为手段,以实物、样件等作为研究对象,对三维数据采集、点云数据处理、曲面重构、3D打印等内容进行研究。该研究是实现产品快速开发和制造的重要技术之一,在汽车、摩托车、飞机、家电、模具、工艺品、服装与医学领域的原型与创新设计方面具有广阔的应用前景和意义。 本文研究了基于结构光3D扫描数据采集的相关理论,分析了结构光3D扫描的系统原理及构成,建立了物体高度与光栅相位之间的对应关系。分析研究了结构光编码的相关理论,并进行了相位展开算法研究,简单介绍了OpticScan3D扫描系统的相关性能指标。 研究了面部三维数据反求及处理。首先将三维扫描仪将光栅投射到人脸表面,将人脸表面调制的变形光栅转换成点云数据。将点云自动拼接后,利用三角剖分和曲面拟合生成较为可靠的粗糙三角面。将孔洞边界的杂乱三角形消除后,再将物体表面的孔洞填充、消差以及平滑处理后获得封闭的光滑面片。通过四边形网格剖分、曲面拟合等一系列处理并最终生成面部NURBS曲面。 研究了3D打印成型工艺数据处理,进行了打印软件的仿真,并基于FDM工艺3D打印机,进行了相关参数优化实验和3D面部模型打印,对打印结果进行了分析。
【关键词】：3D扫描 结构光 点云数据处理 曲面重建 3D打印
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 3D扫描的研究现状及发展趋势8-10
• 1.2.1 3D扫描的研究现状8-10
• 1.2.2 3D扫描技术发展趋势10
• 1.3 本文主要研究工作及意义10-12
• 1.3.1 本文研究工作的意义10-11
• 1.3.2 本文主要研究工作11-12
• 第二章 基于结构光的数据采集理论研究及分析12-24
• 2.1 结构光3D扫描系统原理及构成12-15
• 2.1.1 系统原理12-13
• 2.1.2 系统构成13-14
• 2.1.3 系统模型14-15
• 2.2 系统标定15-19
• 2.2.1 摄像机标定15-16
• 2.2.2 投影设备标定16-19
• 2.3 结构光编码19-22
• 2.3.1 时间维编码19
• 2.3.2 空间维编码19
• 2.3.3 相移光栅编码19-22
• 2.4 OpticScan 3D扫描系统22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 面部数据反求及处理24-39
• 3.1 面部3D数据采集24-25
• 3.2 面部点云生成与拼接25-30
• 3.2.1 点云生成25-27
• 3.2.2 扫描系统标定27-28
• 3.2.3 面部点云拼接28-30
• 3.3 面部三角面片重构30-34
• 3.4 面部三角面片孔洞填充34-36
• 3.5 面部NURBS曲面重构36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 面部3D打印数据处理39-50
• 4.1 3D打印成型工艺数据处理39-44
• 4.1.1 文件数据结构39-40
• 4.1.2 识别层片截面的内外轮廓40-41
• 4.1.3 光斑半径补偿41-43
• 4.1.4 扫描处理43-44
• 4.2 打印仿真44-45
• 4.3 基于FDM工艺的面部模型3D打印45-49
• 4.3.1 DOGO 480打印机45-46
• 4.3.2 软件优化参数设定实验46-47
• 4.3.3 面部模型打印47-48
• 4.3.4 打印结果分析48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 论文总结50
• 5.2 研究展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 邓文怡,桑新柱,董明利,冷俊敏,吕乃光;三维拼接在大尺寸视觉测量中的应用[J];光电子·激光;2002年11期

2 康新,何小元;两步相移实现投影栅相位测量轮廓术[J];光学学报;2003年01期

3 陈明仪,吴德柱,程维明;用条纹图形拼接法测量三维大物体面形[J];光学学报;1998年01期

4 张舜德,卢秉恒,丁玉成;光学三维形面分区域测量数据的拼接研究[J];中国激光;2001年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年

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本文编号：611893