基于十字結(jié)構(gòu)光的三維重建及精度分析.pdf

1、線結(jié)構(gòu)光檢測技術(shù)是測量物體幾何參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三維重建最普遍的方法之一。因其具有非接觸、大量程、速度快、精度高、算法穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，在工業(yè)檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　目前普遍采用一字結(jié)構(gòu)光作為投射源，針對一字結(jié)構(gòu)光在三維重建中可能存在的信息不完整問題，本文采用十字結(jié)構(gòu)光對物體表面實(shí)現(xiàn)三維重建，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用十字結(jié)構(gòu)光可有效避免信息丟失的情況。本文主要研究內(nèi)容和成果包括：
　　1)構(gòu)建了基于十字結(jié)構(gòu)光的三維重建系統(tǒng)框架。十

2、字結(jié)構(gòu)光的特點(diǎn)主要在于激光源投射出來的是兩個(gè)互相垂直的激光平面，因此相對于一字結(jié)構(gòu)光，其能獲得更豐富的信息。本文基于十字結(jié)構(gòu)光構(gòu)建了三維重建系統(tǒng)的整體框架，并分析了各個(gè)模塊的工作原理。
　　2)改進(jìn)了一種基于激光交線的十字結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定方法。十字激光投射器產(chǎn)生的兩個(gè)激光平面源于同一個(gè)光源，通過特殊分光鏡使得兩個(gè)光平面近似垂直，針對此特點(diǎn)，本文把激光投射器產(chǎn)生的激光平面拆分為兩個(gè)獨(dú)立的激光平面進(jìn)行標(biāo)定。因此在進(jìn)行激光平面標(biāo)定之前，需

3、采用隨機(jī)算法對激光光條進(jìn)行識別并分類。本文改進(jìn)后的激光平面參數(shù)標(biāo)定方法結(jié)合了直線擬合與平面擬合等基本算法，簡單方便，但又不失精度，適合現(xiàn)場標(biāo)定。
　　3)提出了一種基于十字結(jié)構(gòu)光的光條中心提取及分類算法。本文比較了多種傳統(tǒng)的光條中心提取方法，最后結(jié)合快速細(xì)化算法、Hessian矩陣法和灰度重心法成功提取了光條中心的亞像素級坐標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)快速分類，將提取的中心點(diǎn)準(zhǔn)確歸屬至各自的光平面下。本文所提算法在提高精度的同時(shí)提高了檢測效率。<

4、br>　　4)搭建了整套系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺。根據(jù)構(gòu)建的三維重建系統(tǒng)框架圖，本文搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺，其主要包括硬件設(shè)備及軟件開發(fā)兩個(gè)部分?？烧{(diào)用計(jì)算機(jī)控制軟件對硬件設(shè)備實(shí)時(shí)控制，軟件部分可有效實(shí)現(xiàn)圖像采集、圖像處理及三維重建功能。
　　5)重建精度的分析。通過對標(biāo)準(zhǔn)圓柱體的擬合數(shù)據(jù)分析了重建誤差，對鞋楦的掃描實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)證采用本文方法可有效實(shí)現(xiàn)對自由曲面的三維重建，并論證采用十字結(jié)構(gòu)光相對于一字結(jié)構(gòu)光所具有的優(yōu)勢，進(jìn)而表明本文所提方法的