基于彩色結構光系統(tǒng)的三維視覺.pdf

1、按照是否向目標物體投射光源，把計算機視覺分為主動計算機視覺和被動計算機視覺。以立體視覺為代表的被動計算機視覺存在特征點匹配不精確的問題，匹配復雜，三維重建精度較低，從而限制了它的應用范圍。在主動計算機視覺中，利用投射裝置向目標物體投射具有一定形態(tài)的光模板，解決了被動計算機視覺特征點匹配不精確的問題，所以相比于被動計算機視覺，主動計算機視覺具有重建精度高、受控性強的優(yōu)點。結構光三維視覺是一種典型的主動計算機視覺技術，具有廣泛的應用前景，主

2、要應用于工業(yè)檢測，柔性體三維測量等領域。 傳統(tǒng)的結構光三維視覺利用二值或灰度編碼方法來生成光模板，需拍攝多幅圖片來實現(xiàn)三維重建，重建效率較低，僅局限于靜態(tài)物體的三維重建，不能應用于動態(tài)物體重建。本文研究的彩色結構光三維視覺是利用顏色編碼生成光模板，充分利用空間編碼的優(yōu)點，只需一次投射，拍攝一幅圖片便能獲取目標物體精確的三維信息，實現(xiàn)快速高精度的三維重建。本文深入研究了彩色結構光三維視覺技術，主要取得以下研究成果： （1）

3、對現(xiàn)有的基于De Bruijn序列彩色結構光編碼方法進行改進，提高了三維重建的分辨率和重建精度。現(xiàn)有的基于De Bruijn序列的結構光編碼方法存在以下缺陷：編碼時采用了較多的顏色種類，導致光模板抗干擾能力較差；相鄰光條間顏色對比度不強，當光模板投射到待測物體表面時會產生光條邊緣交疊現(xiàn)象，影響重建精度。本文在利用De Bruijn序列編碼時引入黑色光條作為間隔光條，使用的顏色種類降為原來的一半，提高了三維重建的分辨率，增強了光模板的抗干

4、擾能力；同時，黑色光條和相鄰彩色光條間的顏色對比度增強，相鄰光條間邊界明顯，減弱了光條邊界的顏色交疊現(xiàn)象，提高了重建精度。 （2）提出了一種基于直線擬合的方法來實現(xiàn)結構光系統(tǒng)亞像素級標定。結構光系統(tǒng)標定是利用結構光系統(tǒng)實現(xiàn)三維重建的關鍵步驟之一，傳統(tǒng)標定方法是基于像素級精度的標定，且標定特征點較少。本文在研究結構光系統(tǒng)標定時，首先通過光條邊緣點擬合出光條邊緣直線方程，再根據(jù)標定板上角點的圖像坐標擬合出豎直方向上共線角點的直線方程

5、，通過求直線方程的交點來獲取標定特征點的圖像坐標，最后利用線性插值算法求出標定特征點的三維世界坐標，達到亞像素級精度的標定。同時，利用本文提出的標定方法，可以提取出大量標定特征點，降低標定的偶然誤差，提高了標定精度。 （3）為了得到更高的三維重建精度，本文根據(jù)邊界像素的灰度信息，對現(xiàn)有的Canny邊緣檢測算法進行改進，實現(xiàn)亞像素級精度的邊緣特征點檢測。應用本文提出的特征點檢測算法，提高了特征點圖像坐標的提取精度，進而提高了三維重