三维测量中编码结构光信息处理技术的研究

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目前的结构光三维测量技术已经有近30年的历史,编码结构光技术作为主流的结构光三维测量的发展方向,具有测量效率高,测量精度高的特点。同时,三维测量中编码结构光信息处理技术作为21世纪新兴的结构光三维测量技术也有着长足的发展。本文主要针对编码结构光信息处理技术做了研究,针对现有的三维测量主要对白色的物体这一局限,设计了一种彩色物体的编解码信息处理方法,同时,针对目标表面的规律性的现象,为了提高测量速度,设计了一种灰度Gray码的结构光信息处理与三维测量方法。首先,采用投影仪,数码相机,计算机自主搭建了三维测量平台,采用摄影几何模型进行了系统标定,应用得到的点云数据,计算得出点云数据的模型与物体表面的轮廓一致,取得了良好的实验结果。其次,针对对于彩色表面的物体的三维测量技术,采用数学建模中的回归分析法设计一种结构光彩色分量的获取技术,并通过最小二乘原理对模型参数进行了求解,并用Matlab软件对模型进行了验证,通过实验得知所设计的彩色分量获取技术可以应用在对彩色表面物体的三维测量当中。基于彩色分量获取技术,设计了一种彩色Gray码结构光的编解码方法。再次,针对表面凹凸不平的物体,设计一种基于物体表面曲率变化的测量方法,采用一种改进的点曲率计算法,采用误差矩阵的特征值来计算离散点的法向量,采用最小二乘曲面拟合来计算点曲率,同时,对曲率值与结构光测量精度关系进行了分析,设计了一种基于被测目标曲率的测量方法。基于曲率与结构光测量精度的关系,设计了一种灰度Gray码的编解码技术,以实现对表面变化有规律的物体进行三维测量。最后,对自主搭建的三维测量平台进行了仿真实验,实验表明测量的点云数据与物体表面形状一致。同时,对编码结构光技术进行了仿真,得出彩色编解码结构光信息处理技术可以应用在对彩色物体的三维测量中,基于曲率的信息处理与三维测量技术可以减少不必要的点云数据,提高测量速度。
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