基于機(jī)器視覺的拍照式三維掃描系統(tǒng).pdf

1、隨著工業(yè)和信息技術(shù)的日益發(fā)展，三維光學(xué)掃描儀在各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及檢測(cè)等環(huán)節(jié)中扮演著越來越重要的角色，而更便捷的三維測(cè)量方法和更輕便的測(cè)量設(shè)備則一直是這一領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。雖然已有的激光線式三維掃描儀能夠滿足對(duì)測(cè)量精度的要求，但由于其易受環(huán)境因素影響，而且占地面積大，不便移動(dòng)，因此需要另外一種替代方案。
　　本文在此前提下討論并研發(fā)了基于機(jī)器視覺理論的拍照式三維掃描儀，采用結(jié)構(gòu)光投影技術(shù)向待測(cè)物體表面投射光柵條紋，通過左右CCD攝像

2、機(jī)對(duì)由待測(cè)物表面所調(diào)制的畸變條紋圖像進(jìn)行拍攝，利用相位輪廓術(shù)來求解待測(cè)物表面點(diǎn)在左右圖像中的真實(shí)相位，并根據(jù)極線約束來對(duì)左右圖像中的點(diǎn)進(jìn)行匹配，最后結(jié)合攝相機(jī)標(biāo)定過程中得到的相機(jī)參數(shù)利用三角測(cè)量原理來計(jì)算待測(cè)物體表面頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而以面測(cè)量的方式代替了激光線式三維掃描儀的線測(cè)量方式，且測(cè)量設(shè)備僅由光學(xué)投影儀、CCD攝像機(jī)以及三角支架構(gòu)成，攜帶方便，測(cè)量過程簡(jiǎn)便、快速，測(cè)量精度高。
　　論文中全面總結(jié)并概述了已有的幾種光學(xué)三維測(cè)

3、量的方法，并對(duì)其中結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)中的相位測(cè)量方法進(jìn)行了深入的研究，簡(jiǎn)要介紹了對(duì)光柵條紋進(jìn)行編碼的幾種方法，對(duì)其中的Gray編碼和相移編碼相結(jié)合的測(cè)量方法進(jìn)行了實(shí)際的試驗(yàn)測(cè)試，經(jīng)檢驗(yàn)得知，如果僅用Gray編碼條紋進(jìn)行測(cè)量，則在多次劃分之后，條紋的檢測(cè)難度逐漸增大，這會(huì)導(dǎo)致無法對(duì)圖像中的條紋進(jìn)行識(shí)別，而且Gray編碼對(duì)相位的求解并沒有貢獻(xiàn)，故需要將Gray編碼法于相移技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，先用Gray編碼條紋進(jìn)行定級(jí)，對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行初步劃分，再由正

4、弦相移編碼條紋對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行精細(xì)劃分，然后采用四步相移法來對(duì)正弦相移條紋圖像進(jìn)行相位求解，再對(duì)求解出的相位值進(jìn)行修正，經(jīng)由立體匹配后計(jì)算出待測(cè)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最后使用OpenGL對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行三維渲染，以便于用戶對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行查看和檢驗(yàn)。
　　本文針對(duì)試驗(yàn)需求搭建了硬件平臺(tái)并完成了相應(yīng)軟件系統(tǒng)的開發(fā)，軟件系統(tǒng)主要完成了CCD攝像機(jī)標(biāo)定、攝像機(jī)控制、投影儀控制、圖像數(shù)據(jù)處理、文件管理以及三維渲染等模塊，基本滿足了三維光學(xué)測(cè)量?jī)x的一般