基于相位编码的深度获取系统构建

摘要

随着信息科学技术的发展,从场景中获取三维信息成为当前研究的热点。三维信息被广泛的应用在人机交互、3D打印和三维重建等重要领域。本文从基于结构光的三维信息获取角度出发,研究了基于结构光三维信息获取系统内部参数的确定问题和快速、高精度的深度信息获取算法。
　　对于基于结构光的摄像机—投影仪深度获取系统,本文根据摄像机的成像和投影仪的投射互为逆过程的关系,利用几何关系把求解投影仪内部参数的问题转换成摄像机内部参数的标定问题,从而解决了投影仪内部参数的标定问题。文章通过反复投影将摄像机和投影仪的相对位置参数确定问题转换成一个求极大似然估计的问题,以此提高了求解摄像机—投影仪系统外部参数的精度。
　　立足于基于结构光的深度获取系统,以高精度、快速的深度信息获取为目的,本文提出一种结合相移编码和方波编码的周期互质混合编码方法。该方法利用相移编码和方波编码方法周期的互质性,解决了相移方法在截断相位延拓时存在的不确定性问题。在性能方面,所提的结构光编码方法继承了相移编码方法在深度测量上精度高的特点,并且提高了它的计算速度和鲁棒性。
　　实验结果表明,文中所提出的投影仪—摄像机系统标定方法和基于结构光的周期互质混合编码方法实现了快速、高精度深度测量的目的,并且在深度测量过程中对环境光噪声具有较强的抗干扰能力。

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第一章 引言

1.1 课题的目的和意义

1.2 深度获取方法简介

1.3 结构光深度获取研究现状

1.4 本文的主要内容

第二章 结构光深度获取系统

2.1 结构光深度获取系统组成及原理

2.2 深度分辨率和空间分辨率

2.3 基于相位编码的深度测量

2.4 基于Gabor滤波器的局部相位提取

2.5 本章小结

第三章 结构光深度系统的标定

3.1 摄像机标定

3.2 投影仪标定

3.3 系统外部参数

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第四章 基于混合相位编码的深度获取方法

4.1 Phase-Shift测量轮廓原理

4.2 周期互质混合编码

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

硕士期间研究成果