高分辨率三維測量系統(tǒng).pdf

1、本文首先介紹了三維測量系統(tǒng)在航天航空、醫(yī)療、娛樂、機器人產(chǎn)業(yè)的一些基本應用，然后介紹了目前國內(nèi)外三維測量的方法。在這些方法中，結(jié)構(gòu)光技術(shù)因為它的高速度、高分辨率的特點得到了廣泛的應用。本文基于一個新的結(jié)構(gòu)光技術(shù)--雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法，建立了一個高分辨率的三維測量硬件系統(tǒng)，同時在原有方法的基礎(chǔ)上，采用亞像素匹配的方法，提高了系統(tǒng)的分辨率。本文分析了系統(tǒng)分辨率的影響因素，并提出了多次采樣的方法，減少系統(tǒng)的隨機噪聲。分析了

2、本三維測量系統(tǒng)的精度，本文提出了系統(tǒng)誤差補償?shù)姆椒?，并通過實驗證明了該方法的有效性。
　　本文介紹了雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法的基本原理和優(yōu)勢。雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法使用了兩個相機和一個投影儀，首先左右相機分別拍攝投影條紋后的物體圖片，利用相移算法得到左右圖片的相位圖，然后利用相位圖匹配得到左右照片的對應點對，最后利用三角算法得到空間點的三維坐標。這個方法只將左右圖片的相位圖作為雙目視覺中點云匹配的依據(jù)

3、，可以避免因相位計算的不準確而直接造成的系統(tǒng)精度影響，從而可以避免投影儀標定的繁瑣工序。同時，本文還介紹了結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的非線性標定的原理和方法。
　　本文介紹了高分辨率三維測量系統(tǒng)的總體硬件框架，介紹了相機和投影儀的特點。本系統(tǒng)使用了高分辨率的相機和LED投影儀，投影儀和相機被固定在一個鋁制的支架上，系統(tǒng)體積小巧，可作為便攜式儀器使用。本文介紹了相機和投影儀的控制，以及軟件同步相機和投影儀的方法。
　　本研究在原有算法的基礎(chǔ)上

4、加以改進，提出了亞像素級的雙目匹配方法。原雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維重構(gòu)方法是利用左右圖片的橫縱相位圖來匹配左右圖片的像素點，但是由于圖片上的像素點是有限離散的，對于右圖上的像素點A，我們很難在左圖上找到和它的橫縱相位值完全相同的像素點，這會導致在雙目匹配的過程中存在像素級別的誤差。為了解決這個問題，我們采用亞像素級的雙目匹配方法，用插值的方法在左圖上找到和右圖中像素點的橫縱相位值完全相同的點，實現(xiàn)了亞像素級的雙目匹配,減少了系統(tǒng)誤

5、差。研究中，我們采用了兩種不同的插值方法。一種方法是兩維線性插值法，兩維線性插值具有簡單易用的特點，但是它的缺點是插值結(jié)果一階導數(shù)不連續(xù)。另一種方法是兩維三次Hermite插值法，三次Hermite插值的優(yōu)勢在于它實現(xiàn)了插值結(jié)果一階導數(shù)連續(xù)，使結(jié)果更加光滑。實驗結(jié)果顯示：亞像素級別的雙目匹配算法取得了非常好的效果，顯著的提高了系統(tǒng)的分辨率。
　　本研究采用了多次采樣的方法來減少系統(tǒng)的隨機誤差。通過平均多次采樣的結(jié)果，我們可以有效減