基于RGB-D相机的机械零件多视角三维重建技术研究

发布时间：2022-01-11 00:03

　　三维重建技术是利用计算机数字化的手段构建出现实场景或物体三维模型的过程,该技术是逆向工程、产品建模等相关领域研究的热点。当前制造业要求产品快速设计制造,因此制造业领域逐步重视发展逆向工程、模型重建等技术。机械零件的模型重建是逆向工程在制造业中的重要应用方向,但传统的三维重建技术需要使用成本高昂的三维数据测量设备,且重建方法步骤较为复杂。因此价格低、效率高、操作简单的三维模型重建技术受到越来越多的关注,本文研究基于深度图像和彩色图像的机械零部件多视角三维重建技术,主要研究内容如下:首先使用RGB-D相机提取机械零部件多个视角的深度图像与彩色图像,通过2D-3D转换矩阵将其转换为三维点云数据;利用双边滤波算法去除点云数据噪声,并从三维场景中分割出机械零部件的三维点云数据。然后利用主成分分析法（PCA）计算点云数据的法向量;使用改进的迭代最邻近点算法（ICP）实现相邻多个视角点云数据的配准,将配准得到的点云数据进行旋转融合最终得到机械零部件点云数据,该方法优化了Kinect多视角三维重建中对每个视角相互配准叠加导致的运算量过大问题,并且点云误差较小。最后研究了基于泊松方程的表面重建算法,该方... 

【文章来源】：青岛理工大学山东省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

接触式测量示例[5]

青岛理工大学工程硕士学位论文12（a）6个视角的点云采集顺序示意图（b）使用Kinect传感器采集点云数据图2.2点云采集示意图2.2RGB-D图像采集设备本文采用的采集设备是Microsoft公司于2014年发布的第二代Kinect相机。它可以实现深度图像采集、三维点云采集、人体关节识别、目标追踪等功能，由于其功能全面、价格低廉且精度满足大部分科研和商用需求，所以Kinect传感器在三维重建中被大量应用。2.2.1Kinect硬件结构KinectV2作为一个RGB-D相机，它的外观如图2.3所示。图2.3Kinect外观图Kinect按硬件结构区分，主要包括3个功能模块：1个集成处理器、3个摄像头，4个麦克风阵列。Kinect详细整体结构如下所示：（1）集成处理器：Kinect采用的处理器是微软X871141-001SoC处理器，使用Microsoft的TOF（Timeofflight）技术。（2）摄像头（3个）：分别是红外摄像头、红外投影机、彩色摄像头，三者

青岛理工大学工程硕士学位论文12（a）6个视角的点云采集顺序示意图（b）使用Kinect传感器采集点云数据图2.2点云采集示意图2.2RGB-D图像采集设备本文采用的采集设备是Microsoft公司于2014年发布的第二代Kinect相机。它可以实现深度图像采集、三维点云采集、人体关节识别、目标追踪等功能，由于其功能全面、价格低廉且精度满足大部分科研和商用需求，所以Kinect传感器在三维重建中被大量应用。2.2.1Kinect硬件结构KinectV2作为一个RGB-D相机，它的外观如图2.3所示。图2.3Kinect外观图Kinect按硬件结构区分，主要包括3个功能模块：1个集成处理器、3个摄像头，4个麦克风阵列。Kinect详细整体结构如下所示：（1）集成处理器：Kinect采用的处理器是微软X871141-001SoC处理器，使用Microsoft的TOF（Timeofflight）技术。（2）摄像头（3个）：分别是红外摄像头、红外投影机、彩色摄像头，三者

【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]基于Kinect v2的实时精确三维重建系统[J]. 李诗锐,李琪,李海洋,侯沛宏,曹伟国,王向东,李华.  软件学报. 2016(10)
[3]基于Kinect的轴类零件三维重建研究[J]. 王亚琪,陈成军,李希彬,李全宝.  计算技术与自动化. 2015(04)
[4]基于Kinect的人体实时三维重建及其应用[J]. 马旋,薛原,杨若瑜.  计算机辅助设计与图形学学报. 2014(10)
[5]基于运动恢复的双目视觉三维重建系统设计[J]. 王欣,袁坤,于晓,章明朝.  光学精密工程. 2014(05)
[6]基于Kinect深度信息的实时三维重建和滤波算法研究[J]. 陈晓明,蒋乐天,应忍冬.  计算机应用研究. 2013(04)

硕士论文
[1]基于Kinect的轴类零件三维重建关键技术研究[D]. 王亚琪.青岛理工大学 2015
[2]基于Kinect深度图像的三维重建研究[D]. 韦羽棉.重庆大学 2014
[3]基于泊松方程的三维表面重建算法的研究[D]. 张凯.河北工业大学 2014



本文编号：3581674