相移結(jié)構(gòu)光三維掃描和人體特征提取的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的迅猛發(fā)展，測量領(lǐng)域成為了近三十年來的研究熱點(diǎn)，其學(xué)科跨度大，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子技術(shù)、機(jī)械工程、傳感器技術(shù)、控制理論、光學(xué)等多個學(xué)科。測量領(lǐng)域的快速發(fā)展使得其出現(xiàn)了很多不同的測量方式，光學(xué)測量就是其主要的一種。光學(xué)測量屬于非接觸式測量，其精度高，測量時間短，對被測物體要求低，因此其應(yīng)用非常廣泛，如機(jī)械制造，工業(yè)檢測、生物醫(yī)學(xué)和文物數(shù)字化等領(lǐng)域。相移結(jié)構(gòu)光測量在光學(xué)三維測量中占有重要的地位，它通過獲取投射在物體

2、表面的移位結(jié)構(gòu)光畸變信息來獲取被測物體三維信息，其分辨率更高，對測量物體的表面顏色要求低，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br>　　 近年來，相移結(jié)構(gòu)光測量一方面被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，另一方面也在逐漸向民用領(lǐng)域發(fā)展，其中最具有市場潛力的是服裝行業(yè)的人體測量。目前服裝業(yè)遇到的生產(chǎn)矛盾是大規(guī)模生產(chǎn)與個性化設(shè)計(jì)的矛盾，其本質(zhì)是服裝測量的成本高，測量效率低下問題。本文重點(diǎn)研究了基于相移法的三維測量原理，然后對人體三維數(shù)據(jù)進(jìn)行服裝學(xué)特征提取，試圖從以上兩方面解

3、決服裝業(yè)的生產(chǎn)矛盾。論文的主要工作如下:
　　 (1)由現(xiàn)代服裝產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)的瓶頸問題開始，提出了將光學(xué)三維形貌測量應(yīng)用于該行業(yè)的人體體態(tài)特征數(shù)據(jù)測量中，并將測量的人體數(shù)據(jù)中獲取服裝制衣數(shù)據(jù)，在技術(shù)應(yīng)用上具有一定的創(chuàng)新;
　　 (2)從點(diǎn)結(jié)構(gòu)光三維形貌測量的原理開始，由簡單到復(fù)雜地推導(dǎo)了線結(jié)構(gòu)光、編碼結(jié)構(gòu)光的光學(xué)三維形貌測量原理，分析了測量中遇到的對應(yīng)點(diǎn)找準(zhǔn)問題，系統(tǒng)地給出了光學(xué)三維測量的數(shù)學(xué)模型;
　　 (3)對

4、比分析了二值碼、格雷碼、灰度碼、彩色碼和相移碼的結(jié)構(gòu)光編碼和解碼原理，探討了格雷碼與相移法組合編碼在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢，給出了該組合編碼的編碼和解碼過程，并用理想的投射光柵圖片、白色平板和形貌復(fù)雜背景顏色不一的巖石片進(jìn)行了解碼實(shí)驗(yàn)，證明了該種編碼方式的魯棒性;
　　 (4)介紹了相機(jī)成像的數(shù)學(xué)模型，分析了相機(jī)成像中幾種典型的畸變，引出了幾種典型的相機(jī)標(biāo)定方法，論述了透視矩陣變換標(biāo)定原理和實(shí)際應(yīng)用，詳細(xì)的介紹了相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參

5、數(shù)標(biāo)定過程，分析了標(biāo)定的誤差，并給出了試衣人臺三維測量實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定結(jié)果;
　　 (5)論述了三維光學(xué)測量系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)地說明了數(shù)字投影儀、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭三個主要硬件的選型和各個硬件參數(shù)之間的相互影響，并設(shè)計(jì)了三維結(jié)構(gòu)光自動測量系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，說明了系統(tǒng)的測量原理;
　　 (6)針對編碼結(jié)構(gòu)光光柵條紋的圖形分割問題，分析了條紋在常規(guī)二值化的局限，然后利用了圖像增強(qiáng)辦法有效的解決了光柵條紋細(xì)化問題。<