双目视觉与编码结构光结合的三维重建技术的研究

发布时间：2017-09-15 08:09

  本文关键词：双目视觉与编码结构光结合的三维重建技术的研究

  更多相关文章： 立体视觉 结构光编码 三维重建 三维扫描 格雷码 相移码

【摘要】：计算机视觉技术是当前的热门研究领域,三维重建技术是其中的重要分支。这一技术涉及到了图像处理和视觉处理的知识,在工业自动化、逆向工程、文物保护、虚拟现实和增强现实和机器人应用等场景得到了广泛而有效地应用。低成本、高精度、快速获取、多场景适用性是三维重建系统的重要指标,也是研究的重点和难点。本文设计了一套立体视觉和结构光技术相结合的三维重建系统,对系统涉及的立体视觉和编码结构光技术的原理和方法进行了详细分析和实验,首先给出了相机成像原理的分析,单目及双目标定的原理、实现方案和实验结果,立体校正的原理和实现,极线约束条件建立的原理;然后对立体匹配的块匹配算法、全局和半全局的匹配算法进行了介绍和分析,提出了基于超像素分割的稠密视差估计方法;对结构光编码的常用方法进行了分类和对比,设计了基于7幅格雷码图案和10幅相移图案结合的编码方案。在对系统原理进行分析的基础上设计相关算法,然后搭建双目系统与投影系统的硬件平台。在这个平台基础上,完成双目图像的标定、校正、匹配,有效测量区域的提取、结构光的解码,视差图的生成和优化,三维点云的生成和优化等软件设计与实验。通过在实验环境下对该系统进行了三维重建实验,实现了对被测物体表面三维点云的生成,验证了有效性。该系统在降低系统复杂度和提高测量精度上具有明显的优势。
【关键词】：立体视觉 结构光编码 三维重建 三维扫描 格雷码 相移码
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-14
• 1.2.1 立体视觉法10-13
• 1.2.2 结构光测量法13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 第2章 双目视觉原理16-29
• 2.1 相机成像原理和标定16-20
• 2.2 双目视觉原理20-28
• 本章小结28-29
• 第3章 立体匹配29-41
• 3.1 块匹配算法29-30
• 3.2 半全局匹配和全局匹配算法30-34
• 3.2.1 动态规划算法31-32
• 3.2.2 置信度优化方法32-33
• 3.2.3 图割优化方法33-34
• 3.3 基于超像素的稠密视差估计34-40
• 3.3.1 超像素图像分割35-37
• 3.3.2 视差空洞的填充37-38
• 3.3.3 视差图滤波38-40
• 本章小结40-41
• 第4章 结构光编码41-50
• 4.1 常用的结构光编码方法41-46
• 4.1.1 时间多路编码42-44
• 4.1.2 空间域编码44-45
• 4.1.3 直接编码45-46
• 4.2 格雷码与相移结合的编码方法46-49
• 4.2.1 格雷码编码方法46-47
• 4.2.2 格雷码结合相移编解码47-49
• 本章小结49-50
• 第5章 三维点云的获取50-62
• 5.1 立体校正50
• 5.2 结构光图案采集与解码50-55
• 5.2.1 有效测量区域的测定50-52
• 5.2.2 格雷码图案解码52-54
• 5.2.3 相位解码54-55
• 5.3 立体匹配与视差图计算55-56
• 5.4 实验结果56-61
• 本章小结61-62
• 总结与展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单67-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨新国;螺旋CT三维重建技术及临床应用[J];CT理论与应用研究;1999年02期

2 归来,罗茂萍,戴汝平,何沙,滕利,张智勇,黄绿萍;颅颌面外科与三维重建技术[J];CT理论与应用研究;2000年03期

3 邱睿韫;李致勋;公慧玲;付晓玲;;关于人工髋关节置换术中应力研究的三维重建技术探析[J];数字技术与应用;2012年08期

4 王虎;;三维重建技术在电力设备覆冰检测中的应用[J];数字技术与应用;2013年08期

5 郭履灿,陈惟昌;显微CT的发展及其对美容-保健的影响[J];CT理论与应用研究;2001年02期

6 张爱军,诸昌钤;基于工程视图的三维重建技术研究的若干问题[J];计算机应用研究;2000年09期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 毛芸;;64排螺旋CT三维重建技术在绞窄性肠梗阻中的诊断价值[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

2 李淑荣;齐景伟;李冬;王永才;;螺旋CT三维重建技术在特殊部位隐匿性骨折成像的应用[A];“振兴吉林老工业基地——科技工作者的历史责任”吉林省第三届科学技术学术年会论文集（下）[C];2004年

3 何建斌;吴晓明;;多层螺旋CT三维重建技术在上颈椎损伤中的临床应用[A];2005年浙江省放射学学术年会论文汇编[C];2005年

4 严f:;顾倩;李文涛;;数字旋转摄片及三维重建技术在枕颈部疾病检查中的应用[A];中国人民解放军医学会第九届放射诊疗专业学会论文集[C];2005年

5 朱世泽;;微机三维重建技术在唇腭裂研究中的作用[A];第四届华东六省一市整形外科学术会议暨2007年浙江省整形、美容学术会议论文汇编[C];2007年

6 钭伟峰;胡晓峰;李海平;;螺旋CT三维重建技术在股骨颈骨折中的应用[A];2012年浙江省放射学术年会论文集[C];2012年

7 郁斌;曾勇明;李越;吴家会;;旋转DSA及三维重建技术在原发性三叉神经痛介入术中的临床应用价值[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年

8 李彬;吉六舟;杨建林;刘义康;徐鹏;熊炜;邓全成;黄凤云;睢继兵;曾亚菲;李洪涛;杨明;曾玉平;;螺旋CT三维重建技术在诊断膝关节骨折中的临床应用价值分析(附30例报告)[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年

9 雷振;邓立勇;;16排螺旋CT乳腺肿块三维重建技术的诊断价值[A];第二届全国乳腺影像诊断与技术应用研讨会暨学习班论文汇编[C];2007年

10 苑晶;刘宏伟;李兴胜;秦昕东;刘振河;;16层螺旋CT三维重建技术在骨关节疾病诊断中的临床应用价值[A];第九次全国中西医结合影像学术交流大会全国中西医结合影像学诊断与研究学习班论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 钟金钢;光学数字人体形貌三维重建技术研究[D];暨南大学;2006年

2 王翔;三维重建技术研究及其在飞行器外形设计中的应用[D];南京航空航天大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 王松平;三维重建技术在精准肝切除中的临床应用[D];安徽医科大学;2015年

2 孙U，

本文编号：855312