彩色條紋組合編碼三維測量技術研究.pdf

1、我們生活在一個三維世界中，然而攝像機拍攝的是二維圖像，損失了深度信息。這在很大程度上限制了機器視覺在實際中的應用。因而如何獲得蘊含了深度信息的深度圖像是發(fā)展機器視覺的關鍵。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)，實現對客觀世界的感知和理解。近年來，國內外研究人員發(fā)展了很多種三維測量方法。因為結構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的三維信息，具有分辨力高、速度快和易于實現的優(yōu)點而成為我們的研究熱點。

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，用數字式投影儀將由軟件在計算機上產生的彩色條紋組合編碼圖案投射到被測物體上，一個與投影儀放置成一定角度的彩色CCD攝像機拍攝物體圖像，通過對獲得的彩色圖像解碼，計算得到物體的三維坐標。本文從理論上和實驗上對基于彩色條紋組合編碼三維測量技術進行了研究。 論文在深入研究結構光三維測量技術的基礎上，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、藍三原色

3、以及它們的補色黃、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重要性質即任意相鄰的3個條紋顏色排列順序是唯一的，因此解碼能夠實現。 論文基于結構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)數學模型；提出了一種自適應閾值的彩色圖像二值化方法。根據被測物體圖像上像素點顏色的三個分量RGB之間的關系來確定閾值，大量實驗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上觀察不到。針對彩色條紋丟失現象，根據所采用編碼圖案的特性，提出了一種自補償解碼方法。實驗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。 根據測量系統(tǒng)數學模型進行了系統(tǒng)誤差分析，研究了系統(tǒng)參數與測量誤差之間的關系，給出了其關系曲線。結合對測量系統(tǒng)遮擋特性的分析，總結出了確定系統(tǒng)參數的原則。論文完成了測量系統(tǒng)軟件設計，通過軟件實現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、三維坐標的計算以及三維物體的重構。 論文對3ds max軟件中投影儀仿真、攝像機仿真以及被測物體仿真進行了研究，設計了彩色條紋組合編碼三維測量仿真系統(tǒng)。并進行了大量的仿真實驗，給出了仿真實驗結果，依據測得的三維坐標重構了三維物體。并對平面、球體表面，圓錐體表面等能給出解析式的標準幾何體進行了誤差計算，結果顯示仿真實驗測量誤差小于1％。在此基礎上，構建了實驗裝置，對各種形狀被測物體進行了測量實驗，給出了平面和球體表面測量的實驗結