三维凸物体扫描系统中的定标模型与重建算法的模拟研究

摘要

电子与计算机技术的迅猛发展,使得需要高速及大规模信息处理的三维信息处理应用越来越成为现实,快速获得物体三维数据信息技术也就有了迫切的需求。三维彩色扫描系统是集光学、机械、电控、数据采集、图像处理、计算机图形学等诸多领域技术为一体,能够快速获取物体表面三维彩色模型的单/多摄像机系统,是具有重大应用价值的高科技产品系列。
　　在介绍三维彩色扫描系统国内外研究现状和发展趋势的基础上,本文进一步详细研究了三维凸物体扫描系统3DCS300X型的定标技术和改进的残余图三维重建算法。这两个部分直接影响整个系统的效率和扫描效果,是整个三维彩色扫描仪的关键部分。
　　3DCS300X系统的改进重建算法就是基于残余图重建算法。残余图法是一种获得凸物体外轮廓的立体模型的方法。该方法仅用连续拍摄的图像序列就可以获得凸的被测物体和物体的外轮廓立体模型。这种方法是利用被摄物体在摄像机现场中的轮廓边缘,保留轮廓内的部分,除去轮廓外的部分,留下来的部分称之为残余图。然后将各层残余图积分,即得到一个完整的物体的立体,从而获得到物体的外壳立体模型。
　　本文利用3dmax对摄像环境进行模拟,得到相对准确的摄像机定标参数和目标物体的二维BMP序列图像,并用MATLAB实现改进的“残余图”三维重建算法,获得目标物体的表面三维坐标和色彩信息,建立了物体的三维立体模型,得到良好的实验结果。并对重建后的数据进行了数据压缩,便于后续使用。
　　改进的算法大大降低了算法时间复杂度,提高了程序运行的效率,试验结果也是可以接受的。

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1绪论

1.1 引言

1.2 课题背景和意义

1.3 三维信息获取技术及发展现状

1.4 三维信息获取系统的主要技术

1.5 本文的内容安排

2 三维彩色扫描仪3DCS300X型系统概述

2.1 引言

2.2 系统的总体设计

2.3 硬件系统设计

2.4 软件系统设计

2.5 小结

3 线性定标模型

3.1 引言

3.2 定义几个坐标系

3.3 线性摄像机模型（针孔模型）

3.4 传统定标方法

3.5 小结

4“残余图”三维重建算法

4.1 引言

4.2 基本思想

4.3 残余图三维重建算法的改进

4.4 重建后数据的压缩

4.5 小结

5 结论与展望

致谢

参考文献