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(jì)算速度和存儲(chǔ)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(chǎng)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(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)光掃描圖像獲取技術(shù)和圖像主動(dòng)線索特征提取技術(shù)，顯著提升了原型系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。 結(jié)構(gòu)光三維計(jì)算的輸入數(shù)據(jù)為條紋圖像。在計(jì)算過(guò)程中，首先對(duì)這些圖像進(jìn)行分析，完成圖像主動(dòng)線索特征提取工作；然后根據(jù)提取結(jié)果進(jìn)

2、行三角測(cè)距計(jì)算，得到點(diǎn)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(jìn)結(jié)構(gòu)光掃描圖像的獲取技術(shù)，為后續(xù)計(jì)算提供高質(zhì)量的輸入數(shù)據(jù)。 在掃描圖像獲取時(shí)，本系統(tǒng)的攝像機(jī)采集Bayer格式原始數(shù)據(jù)。本文通過(guò)自動(dòng)調(diào)整曝光時(shí)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(jìn)最能滿足結(jié)構(gòu)光掃描圖像特點(diǎn)的算法應(yīng)用于本系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同硬件配置下，改進(jìn)后的技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)的掃描精度，同時(shí)

3、系統(tǒng)在掃描速度與存儲(chǔ)空間占用等方面的性能也獲得提升。 在改進(jìn)結(jié)構(gòu)光掃描圖像獲取技術(shù)的同時(shí)，本文通過(guò)改進(jìn)三維掃描計(jì)算的核心——圖像主動(dòng)線索特征提取技術(shù)，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)性能。改進(jìn)前的系統(tǒng)在主動(dòng)線索特征提取時(shí)，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(shí)噪聲的引入，該算法不能得到令人滿意的結(jié)果。通過(guò)比較當(dāng)前多種亞象素級(jí)精度的邊界提取算法，包括灰度矩、空間矩、多項(xiàng)式插值等，并結(jié)合結(jié)構(gòu)光掃描圖像的特點(diǎn)，本文選擇并改進(jìn)最