基于光弹性条纹的结构光的三维重建研究

发布时间：2021-11-13 11:07

　　目前,计算机视觉技术广泛应用于多种领域之中,其中结构光的三维重建技术以其精准无损的特点吸引了大量的研究学者。一般来说,基于结构光的三维重建技术是通过解读栅线条纹的畸变获取物体的三维信息,此法融合了光学、图像处理和计算机视觉等多种领域的技术手段,能够快速实现物体的三维重建,具有广阔的应用前景。本文根据光弹性技术和结构光的三维测量方法,研究设计出一种基于光弹性条纹的结构光的三维重建方法,主要的研究内容和完成的工作概括为以下几个方面:（1）针对结构光系统的类型和测量原理进行了介绍,并对结构光系统中的物理模型和坐标系的转换进行了叙述,阐述了相机标定的原理,并完成了相机标定的工作。（2）介绍了光弹性技术中所涉及的基本概念和理论,利用琼斯矩阵推导出相移法在圆偏振光场中的光强计算公式,并对径向受压圆盘模型在圆偏振光场中的光弹条纹进行模拟仿真和实验。（3）设计了一种采用计算机生成的光弹性条纹进行三维重建的工作流程,分析讨论了缠绕相位的获取和相位解缠绕的方法,随后搭建试验平台对提出的方法进行检验,实现了数字光弹性条纹的三维重建工作。（4）构建了使用光弹仪作为投影装置的三维重建系统的模型,分析讨论了光弹性... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状概述
        1.2.1 结构光技术的国内外研究现状
        1.2.2 光弹性技术的国内外研究现状
    1.3 论文的研究内容与结构
第2章 结构光系统简介与相机标定
    2.1 系统分类与测量原理
        2.1.1 结构光系统的分类
        2.1.2 三角测量原理
    2.2 系统模型与坐标转换
        2.2.1 结构光系统的物理模型
        2.2.2 空间坐标的转换
    2.3 相机标定的原理与实验
        2.3.1 相机标定原理
        2.3.2 相机标定实验
    2.4 本章小结
第3章 径向受压圆盘模型的光弹实验与仿真
    3.1 光弹性技术理论基础简介
        3.1.1 光与双折射现象
        3.1.2 偏振光
        3.1.3 应力-光学定律
    3.2 琼斯矩阵与圆偏振光场
        3.2.1 琼斯矩阵简介
        3.2.2 光学元件的琼斯矩阵
        3.2.3 圆偏振光场中的相移法
    3.3 实验与仿真
        3.3.1 径向受压圆盘理论
        3.3.2 径向受压圆盘的光弹条纹仿真
        3.3.3 径向受压圆盘的实验
    3.4 本章小结
第4章 基于数字光弹性条纹的三维重建
    4.1 基于数字光弹条纹的结构光
    4.2 缠绕相位的获取
        4.2.1 缠绕相位的获取方法
        4.2.2 产生投影图案的原理
        4.2.3 获取缠绕相位
    4.3 相位解缠绕
        4.3.1 相位解缠绕的要求和原理
        4.3.2 相位解缠绕的方法
    4.4 三维重建结果与分析
        4.4.1 半球模型试验
        4.4.2 半圆锥模型试验
    4.5 本章小结
第5章 结构光系统的研究分析
    5.1 三维重建系统概述
        5.1.1 系统模型的构建
        5.1.2 光弹性材料的选取分析
        5.1.3 三维重建的流程
    5.2 三维重建试验平台搭建
    5.3 三维重建试验与结果分析
    5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]文物数字化激光三维模型后期处理方法[J]. 汪斌,王兴鑫,祝兰兰.  电子技术与软件工程. 2019(12)
[2]锥形束CT三维重建成像在口腔正畸中的应用[J]. 谢峰.  中国实用医药. 2019(17)
[3]基于图像的三维重建技术综述[J]. 董鹏辉,柯良军.  无线电通信技术. 2019(02)
[4]基于Kinect的体感康复游戏系统设计[J]. 李世杰,夏斌.  微型机与应用. 2017(22)
[5]基于RealSense的三维物体识别算法研究[J]. 张垒,蒋乐天.  信息技术. 2017(10)
[6]非接触式三维重建测量方法综述[J]. 丁少闻,张小虎,于起峰,杨夏.  激光与光电子学进展. 2017(07)
[7]基于计算机视觉的三维重建技术综述[J]. 徐超,李乔.  数字技术与应用. 2017(01)
[8]Residual stress measurement for injection molded components[J]. Achyut Adhikari,Thomas Bourgade,Anand Asundi.  Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(04)
[9]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静.  中国激光. 2014(02)
[10]改进的枝切法在相位展开中的应用[J]. 张妍,冯大政,曲小宁,顾潮琪.  电子科技大学学报. 2013(04)

博士论文
[1]光弹性技术在摩擦学实验中的应用研究[D]. 方燕飞.华南理工大学 2017
[2]数字投影结构光三维测量方法研究[D]. 张万祯.浙江大学 2015
[3]三维数字光弹性基本方法的研究和应用[D]. 张丽娜.天津大学 2008
[4]三维扫描仪中三维信息获取理论与技术研究[D]. 金刚.华中科技大学 2002

硕士论文
[1]结构光视觉测量中相位技术研究[D]. 王颖.江苏科技大学 2018
[2]三维工件的立体测量[D]. 李天泽.哈尔滨工程大学 2017
[3]三维物体面形结构光视觉测量研究[D]. 邵强.哈尔滨工程大学 2017
[4]基于伪随机编码结构光的三维重建技术研究[D]. 刘芳芳.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于结构光的三维轮廓测量系统研究[D]. 胡法荣.浙江大学 2013



本文编号：3492911