基于空間編碼結(jié)構(gòu)光的高精度三維重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)是一種主動式重構(gòu)技術(shù)，與被動式三維重構(gòu)技術(shù)相比，該技術(shù)具有匹配精度高、測量速度快和魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)形貌測量、醫(yī)學(xué)工程和文物修復(fù)等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前，編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要集中在兩個方面:(1)提高三維重構(gòu)的精度與速度，(2)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動物體全表面立體重構(gòu)。
　　本文以提高空間編碼結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)的精度為目標(biāo)，主要研究了結(jié)構(gòu)光空間編碼算法、結(jié)構(gòu)光解碼算法和系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定算法。本文的主要工作如

2、下:
　　(1)研究了結(jié)構(gòu)光編碼技術(shù)。針對空間編碼的空間分辨率較低的問題，提出一種基于被測物體表面幾何特征的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)光空間編碼算法。首先，基于本文提出的條紋密集度特征，確定結(jié)構(gòu)光圖像上條紋稀疏和密集的區(qū)域，再基于目標(biāo)表面幾何特征投影模型的反饋調(diào)節(jié)信息，完成結(jié)構(gòu)光編碼圖案條紋間距的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，從而獲得空間分辨率較高的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)光空間編碼圖案，實(shí)現(xiàn)特定物體高精度三維重構(gòu)。通過實(shí)驗(yàn)對比分析驗(yàn)證了本文提出方法的有效性。
　　(2)

3、研究了結(jié)構(gòu)光解碼技術(shù)。針對物體表面紋理和光照對結(jié)構(gòu)光圖像的影響導(dǎo)致解碼精度不高的問題，提出一種基于色彩遷移技術(shù)的彩色結(jié)構(gòu)光解碼算法。首先，以結(jié)構(gòu)光編碼圖案的顏色分布為先驗(yàn)知識，利用色彩遷移的方式對相機(jī)捕獲的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行增強(qiáng)和去光照處理，還原結(jié)構(gòu)光圖像條紋的顏色信息;其次，提出了兩步精確定位的彩色結(jié)構(gòu)光圖像條紋中心點(diǎn)亞像素提取算法，從而可以準(zhǔn)確提取出條紋的中心坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高精度解碼。通過結(jié)構(gòu)光圖像增強(qiáng)處理實(shí)驗(yàn)對比，本文提出的算法比Reti

4、nex算法匹配精度平均提高了5％左右;通過特征點(diǎn)檢測實(shí)驗(yàn)對比，本文算法比Rongqiang Yang算法提取錯誤率平均降低了4％左右，驗(yàn)證了本文提出算法的有效性。
　　(3)研究了結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)標(biāo)定和結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)技術(shù)。針對系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定不精確導(dǎo)致三維重構(gòu)精度不高的問題，提出了基于局部單應(yīng)性矩陣的系統(tǒng)標(biāo)定算法，且設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于空間編碼結(jié)構(gòu)光的三維重構(gòu)系統(tǒng)和標(biāo)定系統(tǒng)。首先，將結(jié)構(gòu)光編碼圖案投影到標(biāo)定板上，通過解碼得到投影圖案平面和相機(jī)成