RGB颜色格雷码结构光三维测量原理及其仿真研究

摘要

结构光三维测量技术利用计算机视觉原理对物体进行三维测量和重构，以获取物体的三维模型，它是近年来在激光逐点扫描法基础上发展起来的一种非接触式测量方法，具有广泛的实用性。 时间编码方法多采用向被测物体投射黑白条纹图案进行编码，存在摄像机拍摄到的图像中白条纹向黑条纹扩散的缺点。针对该问题，本文在研究结构光三维测量技术的基础上，提出了一种用于结构光系统的颜色编码方法，该方法用投射器以时序向被测景物投射一组彩色格雷码图案，图案由红绿蓝三种颜色的条纹组成，并由摄像机从一定角度摄取其图像；然后确定图像中绿条纹中心上的点的投射角，应用系统数学模型计算被测景物表面点的三维数据。 本文主要研究工作如下：设计了RGB颜色格雷码编码图案并提出了图像解码方案；利用3dsmax软件对投射器、摄像机、被测景物和测量过程进行了仿真，利用Matlab语言编写程序进行图像处理和计算：采用了一种由RGB彩色图像向HIS彩色图像转换的方法，还采用了基于HIS的彩色图像分割和亚像素定位技术得到的条纹中心准确定位的方法，进而完成编码图案的解码，三维坐标的计算以及三维物体表面的重构。 通过仿真实验对平面、球、圆锥等解析几何体和非解析几何体进行了测量重构，并对实验结果进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2结构光三维测量技术

1.2.1国内外结构光三维测量技术研究现状

1.2.2国内外颜色编码结构光的测量技术研究现状

1.3课题的来源及主要研究内容

第2章RGB颜色格雷码编解码原理及系统设计

2.1 RGB颜色格雷码编解码原理及方法

2.1.1 RGB颜色格雷码编解码原理

2.1.2 RGB颜色格雷码编码图案的实现

2.2测量系统设计

2.2.1测量系统组成及原理

2.2.2系统参数

2.2.3系统数学模型

2.3本章小节

第3章系统仿真

3.1仿真软件简介

3.2系统仿真方案的设计

3.2.1投射器的仿真

3.2.2摄像机的仿真

3.2.3被测景物的仿真

3.3本章小结

第4章系统软件设计

4.1彩色空间的转换

4.2彩色条纹分割处理

4.2.1彩色图像分割策略

4.2.2彩色条纹分割结果

4.3绿条纹中心亚像素提取

4.4三维数据的计算与表面重构方法

4.5本章小结

第5章仿真实验结果及分析

5.1仿真试验结果及分析

5.1.1平面测量仿真实验

5.1.2圆锥面测量仿真实验

5.1.3球面测量仿真实验

5.1.4非标准瓶测量仿真实验

5.1.5人体模型测量仿真实验

5.2本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢