基于结构光的人体三维扫描关键技术研究

摘要

论文主要针对基于结构光的人体三维扫描的几项关键技术进行了详细介绍，并在详细介绍的基础上进行了方法选择和系统设计，最终完了样机的设计。在此基础上进行了物体表面三维坐标的求解，并进行了三维重构实验。
　　对拍摄激光图像进行了一系列的预处理工作，包括对光条图像的平滑滤波，通过对几种滤波方法的比对，采用更适合本实验的中值滤波法;对图像进行分割，采用了基于动态阈值的分割方法;对图形进行了光条中心提取，经分析后最终采用曲线拟合法进行处理。
　　文章对三维重构中常用的经典空间坐标系进行了详细介绍，并推导了它们之间的变换关系式。介绍了空间基础的摄像机计算模型，分别为线性模型及非线性模型。在对直接线性标定、Tsai的分步标定方法及张正有平面标定法详细分析的基础上，对张正有法进行了变换应用，采用了多探头同时扫描拍摄图片来标定的方法。
　　对结构光下的人体扫描中存在的问题进行了分析，并提出了解决方案。介绍了三维扫描系统中常用的硬件参数标准，分类，包括一字线激光器、CCD、采集卡和伺服电机。并针对本论文进行了器件选择。介绍了本论文采用的经典的逆向工程软件surfacer基本功能及其操作界面。
　　基于图像预处理方法选择、摄像机标定方法设计与选择、硬件与软件的标准的选择，利用实验室设计制造的样机进行了最后的三维扫描测量实验。实验结果表明此设计方案及选择方法可行，并取得了良好的效果，其测量精度可到10mm。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 本文研究的目的与意义

1．3 三维测量的国内外研究现状

1．4 结构光三维测量方法

1．5 本文的研究的主要内容

第二章 激光光条图像的预处理

2．1 引言

2．2 激光条纹的滤波处理

2．3 激光条纹的灰度直方图

2．4 图像的阈值分割

2．5 条纹的中心线提取

2．6 本章小结

第三章 CCD摄像机的标定

3．1 引言

3．2 三个层面的坐标系变化

3．3 摄像机成像模型

3．4 摄像机定标方法的选择

3．5 本章小结

第四章 人体三维扫描系统设计

4．1 引言

4．2 针对人体扫描方式设计

4．3 硬件介绍及选择标准

4．4 软件支持

4．5 本章小结

第五章 三维重建实验

5．1 引言

5．2 硬件型号及参数

5．3 关键实验及其结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文主要结论

6．2 讨论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的文章