基于光柵投影的手持式無(wú)標(biāo)志點(diǎn)三維掃描技術(shù)研究.pdf

1、三維掃描技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)等多方面知識(shí)的一種技術(shù)，能夠?qū)ξ矬w快速數(shù)字化三維建模，在逆向工程、數(shù)字化制造、虛擬現(xiàn)實(shí)、產(chǎn)品檢測(cè)以及文物保護(hù)等眾多方面被廣泛應(yīng)用。其中，光柵投影三維掃描技術(shù)以其精度高速度快的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受重視。目前市場(chǎng)占有率較高的多為北美和歐洲的產(chǎn)品，這些三維掃描設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)于中小型企業(yè)而言使用成本較高。因此，本文基于相移法解相位原理、多頻外差解相位包裹原理、相位誤差校正、攝像機(jī)參數(shù)標(biāo)定和投影儀相位-高度標(biāo)定，以

2、及尺度空間關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，力圖開(kāi)發(fā)一套成本低、速度快、體積小巧使用方便的手持式三維掃描設(shè)備。整個(gè)論文的研究?jī)?nèi)容如下：
　　研究了基于圓環(huán)陣列平面靶標(biāo)的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)。針對(duì)張正友黑白格棋盤靶標(biāo)角點(diǎn)處存在灰度突變無(wú)法用于相位-高度標(biāo)定的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了由4個(gè)大圓和51個(gè)小圓組成的圓環(huán)陣列靶標(biāo)。提出了有效去除背景干擾和提取靶標(biāo)區(qū)域的橢圓識(shí)別算法，并對(duì)相機(jī)標(biāo)定進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。使后續(xù)投影儀相位-高度標(biāo)定和相機(jī)標(biāo)定能夠用同一組照片銜接起來(lái)。

3、>　　研究了投影儀相位-高度標(biāo)定算法及相位校正算法。結(jié)合相機(jī)標(biāo)定得到的相機(jī)參數(shù)，利用雙線性插值算法精確提取標(biāo)志點(diǎn)處相位值，并用于投影儀相位-高度標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，為三維點(diǎn)云求解奠定了基礎(chǔ)。以三步相移解相位原理和雙頻外差解包裹原理為基礎(chǔ)完成了投影儀解相位算法設(shè)計(jì)。分析了投影相位誤差的原因，提出一種全域相位校正算法，大幅提升了短距、廣角投影儀的相位精度。
　　研究了單片點(diǎn)云的求解原理及尺度空間中搜索被測(cè)物本身特征信息關(guān)鍵點(diǎn)的算法。以相機(jī)和投影

4、儀標(biāo)定結(jié)果為基礎(chǔ)，計(jì)算了三維點(diǎn)云。將尺度空間關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)用到單片三維點(diǎn)云拼接中，省去人工標(biāo)志點(diǎn)。對(duì)比了不同的解法對(duì)點(diǎn)云拼接的不同效果。最終實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了尺度空間中關(guān)鍵點(diǎn)用于點(diǎn)云拼接的可行性。
　　研究了以系統(tǒng)標(biāo)定及點(diǎn)云求解和拼接原理為基礎(chǔ)的手持式三維掃描硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)為下位機(jī)，通過(guò)與上位機(jī)之間的通信，控制CCD相機(jī)和DLP投影儀協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)拍照、投影、照片存儲(chǔ)的同步。設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件，用于交互操作和一些重要參數(shù)