彩色條紋組合編碼三維測量技術(shù)研究.pdf

1、我們生活在一個(gè)三維世界中，然而攝像機(jī)拍攝的是二維圖像，損失了深度信息。這在很大程度上限制了機(jī)器視覺在實(shí)際中的應(yīng)用。因而如何獲得蘊(yùn)含了深度信息的深度圖像是發(fā)展機(jī)器視覺的關(guān)鍵。三維測量的目的是通過深度圖像獲取三維物體的形狀、位置和姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)對客觀世界的感知和理解。近年來，國內(nèi)外研究人員發(fā)展了很多種三維測量方法。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)光空間編碼方法只需要一幅圖像就可以獲得被測物體上可測點(diǎn)的三維信息，具有分辨力高、速度快和易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)而成為我們的研究熱點(diǎn)。

2、 本文提出了一種快速獲取深度信息的方法。在這種方法中，用數(shù)字式投影儀將由軟件在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生的彩色條紋組合編碼圖案投射到被測物體上，一個(gè)與投影儀放置成一定角度的彩色CCD攝像機(jī)拍攝物體圖像，通過對獲得的彩色圖像解碼，計(jì)算得到物體的三維坐標(biāo)。本文從理論上和實(shí)驗(yàn)上對基于彩色條紋組合編碼三維測量技術(shù)進(jìn)行了研究。 論文在深入研究結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種用于三維測量的彩色條紋組合編碼方法。這種編碼方法以紅、綠、藍(lán)三原色

3、以及它們的補(bǔ)色黃、品、青6種顏色作為編碼條紋的基本顏色。這種編碼方法具有一個(gè)重要性質(zhì)即任意相鄰的3個(gè)條紋顏色排列順序是唯一的，因此解碼能夠?qū)崿F(xiàn)。 論文基于結(jié)構(gòu)光三角法的的基本公式，建立了彩色條紋組合編碼三維測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；提出了一種自適應(yīng)閾值的彩色圖像二值化方法。根據(jù)被測物體圖像上像素點(diǎn)顏色的三個(gè)分量RGB之間的關(guān)系來確定閾值，大量實(shí)驗(yàn)證明這種方法對彩色圖像的二值化處理得到了比較滿意的效果。 由于表面不連續(xù)和遮擋問題，

4、使得一些條紋在攝像機(jī)上觀察不到。針對彩色條紋丟失現(xiàn)象，根據(jù)所采用編碼圖案的特性，提出了一種自補(bǔ)償解碼方法。實(shí)驗(yàn)顯示這種解碼方法有效地解決了條紋丟失問題，避免了碼值的誤解誤判。 根據(jù)測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了系統(tǒng)誤差分析，研究了系統(tǒng)參數(shù)與測量誤差之間的關(guān)系，給出了其關(guān)系曲線。結(jié)合對測量系統(tǒng)遮擋特性的分析，總結(jié)出了確定系統(tǒng)參數(shù)的原則。論文完成了測量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，通過軟件實(shí)現(xiàn)了彩色條紋的組合編碼，彩色圖像的二值化處理，編碼圖案的解碼，

5、三維坐標(biāo)的計(jì)算以及三維物體的重構(gòu)。 論文對3ds max軟件中投影儀仿真、攝像機(jī)仿真以及被測物體仿真進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了彩色條紋組合編碼三維測量仿真系統(tǒng)。并進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)，給出了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)測得的三維坐標(biāo)重構(gòu)了三維物體。并對平面、球體表面，圓錐體表面等能給出解析式的標(biāo)準(zhǔn)幾何體進(jìn)行了誤差計(jì)算，結(jié)果顯示仿真實(shí)驗(yàn)測量誤差小于1％。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)裝置，對各種形狀被測物體進(jìn)行了測量實(shí)驗(yàn)，給出了平面和球體表面測量的實(shí)驗(yàn)結(jié)