支持結(jié)構(gòu)光三維掃描性能提升的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、作為課題組結(jié)構(gòu)光三維掃描原型系統(tǒng)的后續(xù)研究，本文致力于提升該系統(tǒng)在掃描精度、計算速度和存儲空間占用等方面的性能，以更好地滿足高精度、高效率、適合大規(guī)模文物數(shù)字化應(yīng)用等市場需求。在詳細(xì)分析掃描流程中各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，通過改進結(jié)構(gòu)光掃描圖像獲取技術(shù)和圖像主動線索特征提取技術(shù)，顯著提升了原型系統(tǒng)的各項性能。 結(jié)構(gòu)光三維計算的輸入數(shù)據(jù)為條紋圖像。在計算過程中，首先對這些圖像進行分析，完成圖像主動線索特征提取工作；然后根據(jù)提取結(jié)果進

2、行三角測距計算，得到點云模型。因此在現(xiàn)有硬件配置下，提升掃描性能的首要工作是改進結(jié)構(gòu)光掃描圖像的獲取技術(shù)，為后續(xù)計算提供高質(zhì)量的輸入數(shù)據(jù)。 在掃描圖像獲取時，本系統(tǒng)的攝像機采集Bayer格式原始數(shù)據(jù)。本文通過自動調(diào)整曝光時間確保Bayer數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，并比較不同Bayer彩色插值算法所得條紋圖像，選擇并改進最能滿足結(jié)構(gòu)光掃描圖像特點的算法應(yīng)用于本系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，在相同硬件配置下，改進后的技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)的掃描精度，同時

3、系統(tǒng)在掃描速度與存儲空間占用等方面的性能也獲得提升。 在改進結(jié)構(gòu)光掃描圖像獲取技術(shù)的同時，本文通過改進三維掃描計算的核心——圖像主動線索特征提取技術(shù)，進一步提升了系統(tǒng)性能。改進前的系統(tǒng)在主動線索特征提取時，采用的條紋邊界提取算法僅適用于理想條紋圖像；由于掃描圖像獲取時噪聲的引入，該算法不能得到令人滿意的結(jié)果。通過比較當(dāng)前多種亞象素級精度的邊界提取算法，包括灰度矩、空間矩、多項式插值等，并結(jié)合結(jié)構(gòu)光掃描圖像的特點，本文選擇并改進最