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谈述编码基于结构光3D重建系统

收藏本文 2024-02-19 点赞:4776 浏览:15032 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:3D信息采集是计算机视觉领域的热点不足,在医疗、文物保护以及机器人导航领域有着广泛运用,近年来成为了到了越来越多的探讨焦点。以被关注起,探讨人员提出了多种策略用于3D信息采集,包括立体成像、激光雷达、3D重建等策略,其中以3D重建不需要专用设备、要求图像处理历程简单、重建结果的分辨率高等特点而受到重视。本论文实现了基于投影仪-摄像机三角测量系统的3D重建。首先通过摄像机定标和投影仪定标获得摄像机和投影仪之间的几何联系,建立三角测量的硬件环境和几何基础。其次利用两种结构光进行3D重建,一种结构光是格雷码加相移编码方式。这种结构光编码方式属于时间编码,需投射多幅结构光并记录多幅图像,故适用于静止物体的重建,其优点是能够得到高分辨率的重建结果。另一种结构光是基于De Bruijn序列编码的颜色条纹,这种编码策略属于空间编码,采取这种结构光的重建只需拍摄一幅图像即可实现,具有重建时间短、重建效果好的优点。由于只需要记录一幅图像,此策略适用于动态物体的重建,而由此引起的缺点是,相比于时间编码的结构光,此策略要求的编码解码处理较为严格,理想的重建结果也需要借由高超的特点编码和特点检测技术达到。针对空间编码结构光的关键技术,本论文以De Bruijn序列编码的颜色条纹为结构光,在其编解码技术策略的多个环节进行了多项革新,包括投射颜色选择、颜色校正、线条检测、峰值定位和颜色识别等,提出了有效的策略并提升了特点检测的准确率,取得到了很好的重建效果,同时扩展了重建系统的适用范围。而对时间编码的结构光,本论文采取格雷码编码的结构光加相移编码方式进行重建,并提出了对格雷码光栅边缘进行准确定位的策略,同样提升了重建的效果。关键词:3D重建论文三角测量论文结构光论文空间编码论文时间编码论文

    摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-9

    第一章 绪论9-13

    1.1 引言9-10

    1.2 3D重建的技术综述10-11

    1.3 结构光技术综述11-12

    1.4 本论文的主要工作和探讨内容12-13

    第二章 投影仪-摄像机系统校正13-23

    2.1 摄像机模型及定标13-19

    2.1.1 坐标系的定义13-14

    2.1.2 世界坐标系到相机坐标系的转换14-15

    2.1.3 相机坐标系到成像平面参考系的转换15-16

    2.1.4 摄像机畸变16-18

    2.1.5 摄像机定标18-19

    2.2 投影仪定标19-21

    2.3 三维信息的计算21-22

    2.4 本章总结22-23

    第三章 结构光为颜色条纹序列的3D重建23-40

    3.1 系统23-24

    3.1.1 架构和流程23-24

    3.1.2 特点投影24

    3.2 crosstalk校正24-25

    3.3 相对反射率校正25-28

    3.3.1 相对反射率对观测的影响25-26

    3.3.2 相对反射率的计算26-27

    3.3.3 反射率校正的结果27-28

    3.4 特点识别28-37

    3.4.1 M通道定义29-31

    3.4.2 离散走势变换31-32

    3.4.3 峰值定位32-34

    3.4.4 颜色提取34-36

    3.4.5 建立检测特点及投射特点间的对应联系36-37

    3.5 重建结果37-38

    3.6 本章总结38-40

    第四章 结构光为格雷码投影光栅的3D重建40-50

    4.1 特点投影40-43

    4.1.1 格雷码光栅40-41

    4.1.2 位移码图41-43

    4.2 编码图像的处理43-47

    4.2.1 有效区域的选择43-44

    4.2.2 解码位移图码光栅44

    4.2.3 解码格雷码光栅44-47

    4.3 重建结果47-48

    4.4 本章总结48-50

    第五章 总结和展望50-52

    5.1 探讨总结50

    5.1.1 摄像机-投影仪系统定标50

    5.1.2 结构光选择和设计50

    5.1.3 特点检测50

    5.2 革新点50-51

    5.3 展望51-52

    5.3.1 3D点云的处理51

    5.3.2 实现实时重建51-52

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