多频相移结构光的三维重建技术研究

• 作 者: 石础
• 出 处: 西南石油大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 结构光 非线性畸变校正 三维重建 点云处理

条纹编码结构光三维重建技术是实现物体高精度测量的重要方法,然而现有的结构光编码条纹在处理待测物体表面纹理复杂,环境光照干扰的问题上,显示出了明显的不足,从而直接影响后续解码工作的准确性。为此,本文就传统正弦条纹编解码算法的改进和优化,对造成系统畸变的原因展开研究,旨在对待测物体的自由曲面实现较高精度的三维重建,得到准确的曲面三维重建模型。基于2D平面靶标标定法,通过射影关系的投影仪标定方法,对结构光系统进行了标定。基于多频外差法的解码算法,采用自适应局部均值滤波操作对中间相位进行初步滤波工作,以消除大部分由于外差法周期跳变问题而产生的相位误差。本文针对正弦相移法分析了造成结构光系统产生相位误差的原因,对相机输出响应曲线的优化和对投影仪非线性畸变(Gamma畸变)的补偿问题展开工作,解决重建待测物体表面的“水波纹”问题。在三维点云计算阶段,基于结构光系统的三角计算原理计算待测物体的三维点云数据,对由边缘编码信息不准确引起的误差点云进行了滤除,再利用点云分割算法将目标点云完整的提取,得到物体自由曲面准确的三维模型。实验部分采用不同材质特性的实验物体进行验证,实验结果显示,本文针对传统结构光系统的优化与改进具有一定的有效性,提高了结构光系统的稳定性,得到较为准确的三维重建结果,对后续高精度结构光三维重建的研究工作具有推动作用。