基于Kinect的机械零件的逆向三维重建

发布时间：2023-03-31 21:18

　　非标零部件是众多工业产品的重要组成部分,它的质量也是影响相关工业产品质量的重要因素,因此,精确、快速地完成非标零部件的制作与检测是实现工业智能制造的关键。然而,现有各类装备上的非标零部件大部分都是三维几何结构,根据已有的三维非标零部件快速设计和生成产品模型,以解决因为人工设计与仿制效率低下、数据模型容易丢失等问题,是贯彻当下“工业4.0”、“工业自动化”以及“中国制造2025”等相关战略的重要实现目标。逆向工程技术可以对产品的整个外观形状进行映射,重建出产品表面的三维几何模型,并生成制造产品所需的数字文件。伴随着微软Kinect和华硕XTion等新型3D扫描设备的推出,基于这些设备的三维重建技术的研究也引起了更多研究人员的关注。本文利用Kinect设备抗光照不足、颜色干扰等优势获取到非标零部件的深度图像,研究了一种图像增强算法来解决原深度数据的不稳定性及存在问题,提升了数据精度。通过对相机标定原理进行深入分析,得到标定所得相机参数计算出当前相机位姿下零件表面空间坐标信息。通过对点云数据进行点云滤波、点云分割、点云配准、点云曲面重建方面的研究,找出适用于本文基于Kinect的非标零部件的...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 主要工作及组织架构
        1.2.1 本文研究内容
        1.2.2 本文组织架构
第二章 三维重建与立体尺寸测量技术
    2.1 计算机视觉
    2.2 三维重建技术
        2.2.1 被动式三维重建技术
        2.2.2 主动式三维重建技术
    2.3 国内外研究现状
        2.3.1 基于Kinect的三维重建
        2.3.2 三维尺寸测量技术
第三章 非标零件点云信息获取
    3.1 实验方案选择
        3.1.1 非标零件特征
        3.1.2 测量目标
        3.1.3 方案确定
    3.2 Kinect简介
        3.2.1 Kinect硬件结构
        3.2.2 深度信息获取原理
    3.3 相机标定与坐标系转换
        3.3.1 坐标系介绍
        3.3.2 坐标系转换
        3.3.3 相机标定原理
        3.3.4 Kinect相机标定
    3.4 深度图像信息处理
        3.4.1 图像获取
        3.4.2 深度数据修复
    3.5 点云获取
        3.5.1 点云简介
        3.5.2 数据计算
第四章 点云信息预处理
    4.1 点云滤波
    4.2 点云配准
        4.2.1 点云的配准过程
        4.2.2 变换矩阵解析
        4.2.3 ICP算法
    4.3 点云分割
    4.4 表面生成
        4.4.1 Delaunay三角剖分
        4.4.2 确定初始三角形
        4.4.3 扩展新的三角形
        4.4.4 本章小结
第五章 三维重建系统设计及实验
    5.1 实验运行与开发环境
    5.2 实验流程
    5.3 实验过程分析
        5.3.1 阈值分割
        5.3.2 确定感兴趣区域(ROI)
        5.3.3 边缘提取
        5.3.4 边缘拟合
        5.3.5 结果可视化
    5.4 检测结果分析
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3775805