基于標(biāo)記約束的三維曲面拼接方法研究.pdf

1、大型物體數(shù)字化采用視覺測量的手段來實(shí)現(xiàn),為獲得較高的測量精度,往往需要分塊測量,利用三維曲面拼接技術(shù)將區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行整合拼接,實(shí)現(xiàn)物體整體形貌測量。測量回轉(zhuǎn)體時(shí),因回轉(zhuǎn)體各部分相互遮擋,從任何測量角度都無法實(shí)現(xiàn)一次完成整個(gè)回轉(zhuǎn)體的三維測量工作。因此,三維曲面拼接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物體形貌測量的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本課題組前期工作提出了基于符號(hào)M陣列結(jié)構(gòu)光的三維檢測方法,實(shí)現(xiàn)了二值光源投射下動(dòng)態(tài)場景的檢測與三維重建。為了將該三維檢測方法應(yīng)用于

2、三維拼接,本文對(duì)三維拼接方法進(jìn)行研究。同時(shí)為滿足對(duì)不具有明顯表面特征、不宜采用自由拼接的物體的測量和拼接,本文提出了一種基于標(biāo)記約束的三維曲面拼接方法。該方法在檢測對(duì)象上設(shè)置1組標(biāo)記,通過提取標(biāo)記,獲得標(biāo)記的圖像坐標(biāo),進(jìn)而求解標(biāo)記的世界坐標(biāo),由標(biāo)記的世界坐標(biāo)解出變換矩陣,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)三維曲面的拼接。本文主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)改進(jìn)三維標(biāo)定和檢測方法。為提高前期三維檢測方法的精度,本文首先對(duì)三維檢測方法進(jìn)行改進(jìn)。通過對(duì)

3、標(biāo)定數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行檢查,采用去極值求均值法矯正異常標(biāo)定數(shù)據(jù),解決因標(biāo)定數(shù)據(jù)誤差造成重建曲面噪聲的問題。針對(duì)解碼符號(hào)誤匹配現(xiàn)象,提出窗口擴(kuò)展匹配法,采用3×3窗口,降低因符號(hào)誤識(shí)別破壞窗口唯一性的可能性,有效地解決符號(hào)誤匹配問題。研究了適合面結(jié)構(gòu)光三維檢測重建曲面的平滑方法,根據(jù)檢測對(duì)象表面平緩的特征,過濾曲率較大的尖銳噪聲點(diǎn),解決重建曲面上較大噪聲無法平滑的問題,為后續(xù)拼接工作奠定基礎(chǔ)。
　　 (2)標(biāo)記提取和匹配方法研究?？?/p>

4、慮到標(biāo)記在三維拼接中起決定性作用,為了確保標(biāo)記被正確識(shí)別,研究了通過黃金分割搜索閾值方法對(duì)標(biāo)記圖像進(jìn)行合理的閾值分割,通過掃描標(biāo)記的白色連通域及其包含的黑色內(nèi)連通域識(shí)別標(biāo)記,該方法穩(wěn)定性強(qiáng)。通過與提取出的標(biāo)記圖像坐標(biāo)鄰近的關(guān)鍵點(diǎn)世界坐標(biāo),按標(biāo)記與這些關(guān)鍵點(diǎn)間圖像距離比例進(jìn)行估計(jì)標(biāo)記的世界坐標(biāo)。標(biāo)記設(shè)置制約著標(biāo)記匹配和變換矩陣求解,本文從便于標(biāo)記匹配角度研究標(biāo)記設(shè)置方法,且兼顧變換矩陣求解,使得標(biāo)記匹配和變換矩陣求解工作變得容易。