高反光物体表面的三维重建方法研究

发布时间：2021-04-12 23:48

　　随着机器人自动抓取分拣、自主装配和工业检测技术的发展,工业界越来越需要高精度的三维信息来进行物体的识别定位、表面检测、质量控制等。三维重建在机器人技术中起着非常重要作用。即使在诸如机器人自动抓取分拣和工业检测之类的普通任务中,已经认识到有必要采用三维测量去实现现有二维测量无法实现的功能。学术界和工业界都研究了很多关于高精度三维重建的解决方案。由于实际应用中存在着很多具有高反光表面的物体,如何对高反光物体表面进行三维重建成为了一个极具挑战的问题。本文针对现有结构光三维重建方法中存在因物体反光而容易丢失点云数据导致出现点云数据空洞的问题,提出了一种基于多角度单目结构光系统融合进行高反光物体表面三维重建的方法。在该方法中,系统的两个相机共用同一个投影仪,分别组成左右两套单目结构光系统。然后利用预先确定的刚性变换矩阵来提高点云融合区域的融合质量。最后生成点云融合决策图,避免重复重建左系统和右系统的融合区域,确保非融合区域的准确性,以达到单目系统精度。针对现有结构光系统标定方法标定精度不高、不易操作等问题,提出一种基于张正友标定法和局部单应性原理的结构光系统标定方法。在该标定方法中,把投影仪当作... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于结构光投影的三维重建原理图[5]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-a)基恩士VR-5200轮廓测量仪b)ATOSCompactScan移动式三维扫描仪图1-3国外结构光三维重建产品a)天远三维手持式扫描仪b)深慧视大视野高速三维扫描仪图1-4国内结构光三维重建产品1.2.2高反光物体表面三维重建的研究现状在工业自动化、工业检测等实际应用中，很多待测物体存在着高反光的表面。在结构光三维重建中，高反光表面的三维重建一直是一个具有挑战性的问题。其目标是得到高反光物体表面各点的三维信息，并将这些点累积起来，以形成一个重建表面。在物体表面反射率较高的情况下，采集到的含有投影图案的图像质量通常会大幅降低。在曝光过强和曝光过弱的区域，无法很好地提取投影图像信息，直接导致很难得到物体精确的三维信息。传统上的高反光表面三维重建方法主要有两种：（1）使用三坐标测量仪；（2）在被测物体的表面喷涂料，将物体表面的反射特性更改为漫反射表面，然后再用光学方法进行重建。但这两种方法基本都会对待测物体造成一定的损伤，而且喷涂料还会引入不小的测量误差。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-a)基恩士VR-5200轮廓测量仪b)ATOSCompactScan移动式三维扫描仪图1-3国外结构光三维重建产品a)天远三维手持式扫描仪b)深慧视大视野高速三维扫描仪图1-4国内结构光三维重建产品1.2.2高反光物体表面三维重建的研究现状在工业自动化、工业检测等实际应用中，很多待测物体存在着高反光的表面。在结构光三维重建中，高反光表面的三维重建一直是一个具有挑战性的问题。其目标是得到高反光物体表面各点的三维信息，并将这些点累积起来，以形成一个重建表面。在物体表面反射率较高的情况下，采集到的含有投影图案的图像质量通常会大幅降低。在曝光过强和曝光过弱的区域，无法很好地提取投影图像信息，直接导致很难得到物体精确的三维信息。传统上的高反光表面三维重建方法主要有两种：（1）使用三坐标测量仪；（2）在被测物体的表面喷涂料，将物体表面的反射特性更改为漫反射表面，然后再用光学方法进行重建。但这两种方法基本都会对待测物体造成一定的损伤，而且喷涂料还会引入不小的测量误差。


本文编号：3134202