三维扫描系统中彩色条纹编码的研究

摘要

我们生活在一个三维的世界里，但是摄像机拍摄的图像只有二维信息，缺少了深度信息。为了获得含有深度信息的三维图像，三维扫描技术应运而生。三维扫描技术实质上属于一种立体测量技术，其主要目的是通过深度图像获取三维物体的形状、位置和姿态。因为结构光彩色编码只需要一幅图像就可以获得被测物体上可测点的三维信息，具有速度快的特点而成为研究目标。本文在分析研究了大量相关技术和文献的基础上，针对实际应用需要和存在的问题，对一些关键技术，进行了深入的研究。 本文涉及了彩色条纹编码实现，彩色图像分割，相位信息的获取，应用立体视觉方法进行二转三运算几个部分。 第一章介绍了三维扫描技术的现状、特点和结构光测量的背景知识，简要地说明了需要研究的重点。 第二章研究了彩色编码算法，提出一种基于分层排列的彩色条纹编码，该编码有效地解决了周期歧义性问题，提高了精度，具有编码简单、解码方便的特点。 第三章研究了彩色分割算法，提出一种基于区域分割的彩色图像分割算法，该算法大大提高了彩色分割的精度，实验证明该算法有较好的分割效果。 在第四章中研究实现了相移法及基于彩色条纹编码的相位展开方法，得到了较好的相位展开图，并得到了比较好的三维点云结果图，同时把物体的彩色信息添加到三维点云中去，丰富了物体的三维结果。 最后讨论了系统中影响精度的几个因素，并对全文做了总结。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章：绪论

1.1 研究背景及意义

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 结构光法测量技术原理及发展方向

1.3 课题研究概述

1.3.1 课题研究的目的

1.3.2 三维扫描系统的硬件设备

1.4 研究方向及所开展的工作

第二章 彩色编码算法研究

2.1 彩色条纹编码研究现状

2.1.1 时间编码

2.1.2 空间编码

2.2 基于分层排列的彩色条纹编码

2.2.1 彩色编码的意义和注意问题

2.2.2 周期歧义性

2.2.3 基于分层排列的彩色编码的实现

2.2.4 解码的实现

2.3 本章小结

第三章 彩色图像分割算法研究

3.1 颜色空间

3.1.1 颜色空间的介绍

3.1.2 颜色空间的转换

3.2 经典的彩色图像分割算法

3.2.1 基于颜色相似系数的彩色图像分割

3.2.2 RGB颜色空间下的迭代阈值分割算法

3.2.3 HSI颜色空间下的迭代阂值聚类分割算法

3.3 彩色图像基于区域的自适廊阈值分割算法

3.3.1 基于区域的白适应阈值分割算法的介绍

3.3.2 彩色图像二值化处理的实现

3.3.3 几种阈值分割方法处理效果分析比较

3.4 本章小结

第四章 相位信息的获取及三维重构结果

4.1 相位法的基本概念

4.2 相移法

4.2.1 相移法的基本概念

4.2.2 相移法的算法及实现

4.3 相位展开

4.3.1 相位展开的原理

4.3.2 基于彩色编码的相位展开方法

4.4 物体的三维信息及分析

4.4.1 白色物体的三维信息

4.4.2 彩色物体的三维信息

4.4.3 本系统中可能存在的误差及不足之处

第五章 总结与展望

5.1 完成的工作

5.2 系统中需进一步研究的问题

5.3 结束语

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的论文与专利