基于機器視覺的拍照式三維掃描系統(tǒng).pdf

1、隨著工業(yè)和信息技術的日益發(fā)展，三維光學掃描儀在各類產品的設計以及檢測等環(huán)節(jié)中扮演著越來越重要的角色，而更便捷的三維測量方法和更輕便的測量設備則一直是這一領域中的研究熱點。雖然已有的激光線式三維掃描儀能夠滿足對測量精度的要求，但由于其易受環(huán)境因素影響，而且占地面積大，不便移動，因此需要另外一種替代方案。
　　本文在此前提下討論并研發(fā)了基于機器視覺理論的拍照式三維掃描儀，采用結構光投影技術向待測物體表面投射光柵條紋，通過左右CCD攝像

2、機對由待測物表面所調制的畸變條紋圖像進行拍攝，利用相位輪廓術來求解待測物表面點在左右圖像中的真實相位，并根據(jù)極線約束來對左右圖像中的點進行匹配，最后結合攝相機標定過程中得到的相機參數(shù)利用三角測量原理來計算待測物體表面頂點的三維坐標，從而以面測量的方式代替了激光線式三維掃描儀的線測量方式，且測量設備僅由光學投影儀、CCD攝像機以及三角支架構成，攜帶方便，測量過程簡便、快速，測量精度高。
　　論文中全面總結并概述了已有的幾種光學三維測

3、量的方法，并對其中結構光測量技術中的相位測量方法進行了深入的研究，簡要介紹了對光柵條紋進行編碼的幾種方法，對其中的Gray編碼和相移編碼相結合的測量方法進行了實際的試驗測試，經(jīng)檢驗得知，如果僅用Gray編碼條紋進行測量，則在多次劃分之后，條紋的檢測難度逐漸增大，這會導致無法對圖像中的條紋進行識別，而且Gray編碼對相位的求解并沒有貢獻，故需要將Gray編碼法于相移技術結合運用，先用Gray編碼條紋進行定級，對測量區(qū)域進行初步劃分，再由正

4、弦相移編碼條紋對測量區(qū)域進行精細劃分，然后采用四步相移法來對正弦相移條紋圖像進行相位求解，再對求解出的相位值進行修正，經(jīng)由立體匹配后計算出待測物體的點云數(shù)據(jù)，最后使用OpenGL對待測物體進行三維渲染，以便于用戶對測量結果進行查看和檢驗。
　　本文針對試驗需求搭建了硬件平臺并完成了相應軟件系統(tǒng)的開發(fā)，軟件系統(tǒng)主要完成了CCD攝像機標定、攝像機控制、投影儀控制、圖像數(shù)據(jù)處理、文件管理以及三維渲染等模塊，基本滿足了三維光學測量儀的一般