基于時空編碼光的實(shí)時三維信息獲取的研究.pdf

1、真實(shí)物體的三維形狀測量與重建技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的一個分支，是計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算機(jī)圖像圖形處理相結(jié)合的一個研究方向。它在考古文物建模、城市模型數(shù)字化、影視娛樂中動畫模型建立，逆向工程設(shè)計(jì)精確模具和工業(yè)自動化等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。如何快速而準(zhǔn)確地獲取被測物體表面的三維物體形狀信息，并根據(jù)這些信息對被測物體形狀進(jìn)行三維重構(gòu)和實(shí)時顯示，仍然是一項(xiàng)重要而有難度的研究課題。 本文研究了一種“基于時空編碼結(jié)構(gòu)光場的完整三維模型實(shí)時獲

2、取系統(tǒng)”，以一臺投影設(shè)備投射時空編碼結(jié)構(gòu)光，手持被測物體在光場中做自由多角度旋轉(zhuǎn)，CCD攝像機(jī)同步獲取被測物體編碼信息，經(jīng)圖像處理計(jì)算出三維信息并實(shí)時顯示。該系統(tǒng)可以對運(yùn)動物體掃描，實(shí)時反饋環(huán)節(jié)能夠有效地保證重構(gòu)的完整性，并具有較高的重建精度與效率。 本文概述了三維信息技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)歸納了主動式編碼結(jié)構(gòu)光三維信息獲取的各種技術(shù)方法，闡明了本文工作的研究意義，規(guī)劃了方法實(shí)現(xiàn)過程，中心研究內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)三維幾何模型的建立、編

3、碼結(jié)構(gòu)光設(shè)計(jì)、系統(tǒng)標(biāo)定以及多視角深度圖像的配準(zhǔn)。論文建立無約束光平面幾何模型，通過增加光平面的參數(shù)，解除了傳統(tǒng)三角測距模型中投影儀和攝像機(jī)必須平行擺放的位置限制；獨(dú)創(chuàng)了三次位移交比不變光平面標(biāo)定方法，并分析了光平面法向量標(biāo)定不確定度的成因；總結(jié)了編碼光設(shè)計(jì)要素，提出二進(jìn)制時空編碼結(jié)構(gòu)光的設(shè)計(jì)原則，并設(shè)計(jì)出高效高采樣率適合測量運(yùn)動物體的3幀56條紋編碼。為了獲得全視場三維信息，利用改進(jìn)的最近點(diǎn)迭代算法(ICP)完成多場景信息配準(zhǔn)。論文最后