格雷码结合相移的编码结构光三维重建技术研究

摘要

三维重建技术是计算机视觉技术的一个分支，是计算机视觉和计算机图像图形处理相结合的一个研究方向。它在生产自动化、机器人视觉、文化遗产保护、虚拟现实和计算机辅助医学等领域都有着广泛的应用前景。如何快速准确地获取被测物体表面的信息，并根据这些信息重建被测物体，是一项重要而有难度的研究课题。
　　 本文研究并设计开发了一种格雷码结合相移编码方法的双目立体视觉测量系统。论文对基于编码结构光的三维重建技术的相关理论和方法做了深入的分析；给出了双相机联合定标的原理及实现方法，建立了双相机与投影图案间的视觉几何约束关系及其代数描述模型：对投影图案的各种编码设计方法进行了分类和对比，设计了7位格雷码结合16次相移的编码方法；结合硬件平台完成了图像的采集、边缘提取、解码、三维点云计算和重建的全部软件工作。本文在实验室环境下对该系统进行了可行性分析实验，实现了被测物体的三维点云重建。该系统编码简单，容易实现，并且在减少扫描时间及提高重建精度上，有较明显的优势。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 三维测量技术综述

1.2.1 被动式非接触测量技术

1.2.2 主动式非接触测量技术

1.3 结构光技术概述

1.3.1 结构光技术的原理

1.3.2 结构光技术的发展

1.4 本文的主要工作和研究内容

第二章 测量系统的开发及双相机联合定标技术

2.1 系统的模型及工作原理

2.2 双相机联合定标

2.2.1 相机成像模型

2.2.2 单相机定标原理

2.2.3 双相机联合定标原理

2.2.4 双相机定标实现方法

2.3 对极几何的相关知识

2.3.1 对极几何的基础知识

2.3.2 基础矩阵的求解

2.4 本章小结

第三章 投影图像的编码方法

3.1 常用的投影图像编码方法

3.1.1 时间多路编码方法

3.1.2 空间编码方法

3.1.3 直接编码方法

3.2 基于格雷码+相移的投影图像编码方法

3.3 本章小结

第四章 三维点云的重建

4.1 编码图像的采集

4.2 编码图像的处理

4.2.1 有效区域的的选取

4.2.2 条纹编码

4.3 三维点云的获取

4.3.1 对应点的选取

4.3.2 空间点的计算

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献