基于光栅投影的三维模型测量系统关键技术研究与实现

发布时间：2017-05-15 05:10

  本文关键词：基于光栅投影的三维模型测量系统关键技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 光学三维测量技术在制造业、计算机辅助医学、虚拟现实、文化遗产保护以及游戏娱乐等方面都得到了广泛应用。本文在深入研究光学三维测量相关理论、方法及关键技术的基础上,设计与开发了基于格雷码-相移技术的光栅投影三维测量系统。主要研究内容和成果如下: (1)在对小孔成像模型和编码结构光法特点的分析与研究的基础上,提出了投影仪的一种线性隐式模型,建立了光栅投影三维测量系统完整的数学模型。 (2)分别研究了格雷码和相移测量方法,并对它们的优缺点进行分析与总结,实现了格雷码-相移组合编码技术。该技术运用于光学三维测量系统可同时获得较大的测量范围和较高的分辨率,并降低解码难度和出错概率。 (3)针对相移条纹图案灰度分布的非正弦性,以及解码过程中由于图像噪声的干扰而可能出现的错误提出了一种新的组合编码修正算法,从而保证了测量系统的精度和稳定性。 (4)对摄像机和投影仪标定技术进行了深入的研究,实现了基于格雷码-相移技术的投影仪标定方法和基于系统误差分析的综合标定方法。提出了一种新的标定基础数据快速获取与匹配算法。 (5)在以上研究基础上开发了一套光学三维测量实验平台,包括硬件和软件部分。最后利用该系统进行了大量的测量试验,并在逆向工程、口腔和面部测量等方面进行了应用。实验分析与研究结果表明该系统工作稳定、精度高。单视角测量数据量为130万点,测量范围为450 mm×400 mm,水平测量点距为0.5 mm。
【关键词】：三维测量 结构光 格雷码 相移 摄像机标定
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH741.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 光学三维测量技术13-25
• 1.2.1 光学三维测量方法分类13-15
• 1.2.2 光栅投影三维测量技术15-25
• 1.3 本文的选题背景及研究内容25-27
• 第二章 光学三维测量系统建模27-37
• 2.1 光栅投影三维测量系统原理27-28
• 2.2 摄像机建模28-34
• 2.2.1 刚体变换29-30
• 2.2.2 透视投影变换30-31
• 2.2.3 图像畸变校正31-33
• 2.2.4 图像数字化33-34
• 2.3 投影仪建模34-36
• 2.4 小结36-37
• 第三章 格雷码-相移技术37-47
• 3.1 格雷码法37-41
• 3.1.1 格雷码编码37-40
• 3.1.2 格雷码解码40-41
• 3.2 相移法41-43
• 3.3 格雷码-相移组合编码技术43-44
• 3.4 码值校正44-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 光学三维测量系统标定47-63
• 4.1 摄像机标定47-52
• 4.1.1 摄像机标定方法研究47-49
• 4.1.2 基于径向排列约束的摄像机标定49-52
• 4.2 投影仪标定52-53
• 4.2.1 投影仪标定方法研究52-53
• 4.2.2 基于格雷码-相移技术的投影仪标定53
• 4.3 三维测量系统标定53-60
• 4.3.1 标定基础数据获取54-59
• 4.3.2 系统标定与误差评估59-60
• 4.4 系统标定实验60-61
• 4.5 小结61-63
• 第五章 光学三维测量实验系统开发与应用63-75
• 5.1 硬件平台63-67
• 5.1.1 图像采集模块63-66
• 5.1.2 投影模块66
• 5.1.3 导轨支架66-67
• 5.2 软件平台67-68
• 5.3 测量与应用实例68-75
• 5.3.1 平板与圆柱68
• 5.3.2 石膏头像68-70
• 5.3.3 牙模70-71
• 5.3.4 叶轮71-72
• 5.3.5 人脸72-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文82

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈冉丽;吴侃;;相似材料模型观测新技术[J];矿山测量;2011年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 傅世强;面向光学三维测量的相位展开关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 杜宪;面结构光三维测量系统的精度研究[D];华中科技大学;2009年

3 刘泽源;光栅投影三维人体测量系统标定方法与应用研究[D];湖南师范大学;2012年

4 宋雷;立体视觉技术在模具型腔逆向工程中的应用与研究[D];长春工业大学;2012年

  本文关键词：基于光栅投影的三维模型测量系统关键技术研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：366934