彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)光視覺測量是計算機視覺的一個分支,已廣泛應(yīng)用于反求工程、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、物體識別等領(lǐng)域,近年來成為研究熱點。結(jié)構(gòu)光測量的原理是將一幅或多幅編碼模式投影到測量場景,用攝像機捕獲場景的投影圖像,然后通過對投影模式與解碼模式對應(yīng)點的匹配,利用三角法得出深度信息,從而獲取三維信息域,結(jié)構(gòu)光視覺測量的一個重要問題是投射模式與捕獲圖像對應(yīng)點的匹配。為了獲得精確的匹配關(guān)系,既要有合理的結(jié)構(gòu)光編碼方案,又要有準(zhǔn)確的解碼等后期處理方案。
　　基于

2、彩色編碼原理,將4色2次DeBruijn的色彩信息溶入亮度呈高低強度變化的數(shù)字條紋圖中,構(gòu)成彩色條紋空域編碼的測量傳感圖案,在投射圖案內(nèi)實現(xiàn)高分辨的像素級唯一編碼,構(gòu)建了單投影儀和單攝像機結(jié)合的彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量系統(tǒng)。
　　對捕獲的彩色結(jié)構(gòu)光條紋圖像進行解碼研究,在充分考慮投射模式、投射和捕獲環(huán)境、顏色失真等因素的影響后,確定解碼方案。該方案包括:高低強度條紋分割、條紋中心位置的提取、K均值算法的自適應(yīng)顏色聚類、窗口唯一性的

3、匹配方法。結(jié)合結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù),計算空間三維點云坐標(biāo)。
　　簡化RGB空間到Lab空間的轉(zhuǎn)化過程,利用L通道的濾波差分結(jié)果,分割高低強度條紋。本論文的創(chuàng)新點為分別對分割的高低強度條紋進行K均值顏色聚類分析:由于受到環(huán)境光、顏色間相互串?dāng)_以及物體表面的吸收和反射等因素的影響,拍攝的條紋顏色值已不在是投射的標(biāo)準(zhǔn)顏色值,但是每種顏色在RGB彩色空間中具有一定的聚類性,利用這種特性,提出了基于經(jīng)典的K均值的顏色聚類算法。根據(jù)K均值聚類原

4、理,每次迭代生成新的原點和方向向量便是新的中心點,幾次迭代后,聚類顏色不發(fā)生變化,完成中心條紋分色。
　　遍歷感興趣區(qū)域的條紋中心,獲得解碼后的序列,利用DeBruijn序列的窗口唯一性,確定各個窗口在投射模式中的位置,進而確定每個匹配點的位置,生成匹配點坐標(biāo)矩陣,利用三角測量法得到深度信息,重構(gòu)出物體三維曲面模型。
　　所研究的靜態(tài)三維視覺測量系統(tǒng)具有較高的精度與分辨率,可實現(xiàn)復(fù)雜曲面的三維測量和重構(gòu),研究成果擴大了彩色結(jié)