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《天津大学》 2004年
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基于单幅实时测量图像三维形貌恢复的研究

宋丽梅  
【摘要】:三维形貌恢复的研究是国内外研究的热点。本文致力于研究一种能够应用于 工业在线测量领域的三维形貌测量方法,该方法能够快速准确,并以最低成本实 现对工件的三维形貌检测,从而更全面的保证工件的合格性。 本文所研究的三维形貌恢复方式,只需要根据单幅实时采集图像就可得到物 体 0o~180o范围的三维尺寸。研究过程中对已有的 SFS(Shape from Shading) 算法进行了广泛的调研,汲取了已有研究算法的优势,设计出的基于单幅图像进 行三维形貌恢复方法,更为简单实用,并且大大提高了三维运算的速度。硬件只 需要配置光源及摄像系统,工作方式利用简单的透镜成像原理。本研究的核心思 想是根据二维图像中留下的 3D 线索——灰度信息,在光源坐标系计算与每个像 素点对应的表面法矢信息,通过坐标旋转到图像坐标系中,得到与物体相关三维 尺寸。本论文选用了多种实验对象,对算法进行可行性验证,并首次对三维恢复 精度进行深入分析。为了对三维恢复结果进行更为全面的精度分析,本文首次提 出并使用了“全面像素不确定度评价方式”及“全面像素球度不确定度评价方式”。 采用“全面像素不确定度评价方式”对人造标准物进行了多角度的精度评价;采 用“全面像素球度不确定度方式”对圆球工件,按照最小二乘等评价原则进行了 球度评价,并将评价结果与高精度圆度仪的测量结果进行比对。本文在实验数据 中找到了影响三维恢复精度的因素,如景深,光源稳定性等,并对测量范围和分 辨率进行了详细分析,给出了精度提高的途径和方式。 本文介绍了所研究的三维恢复方法在不同领域的应用。其中,在三维缺陷检 测领域的应用为产品质量的评价提供了更全面更准确的评价方式,对于提高产品 质量有重要的意义。本文也通过数据给出了在其他领域的应用,如军事中的目标 定位,化学实验产生的气泡分析,根据历史照片进行古文物的恢复和重现,模型 制造及快速原型领域,可应用于游戏影视业的生活物品三维化,文字的立体识别, 及一些人不能及的特殊领域。本方法还可作为其他三维方法的辅助分析法,应用 在牙齿整型等领域,帮助进行局部地方的三维信息分析。 通过本文的分析,可以确定本文所研究的基于单幅图像进行三维形貌恢复方 法确实是一种新颖的,有效的,简单的,且适用性广泛的研究方法。随着光源稳 定性、摄像机分辨率的继续改进和提高,本研究的三维恢复精度会得到更进一步 的提高,具有广泛的应用前景。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG806

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
2 关丛荣;条纹分隔颜色格雷码结构光三维测量技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
3 赵辉煌;SMT焊点图像处理及焊点三维质量信息提取技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 朱嘉;基于视觉与触觉集成传感的多坐标组合测量系统的研究[D];天津大学;2010年
5 刘斌;微小三维尺寸自动光学检测系统的关键技术研究[D];天津大学;2010年
6 邓集杰;支票印鉴快速检测方法中的关键技术研究[D];天津大学;2010年
7 丁凌艳;非球面相位恢复检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 李欣;二维及双模态融合的单训练样本人脸识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 乌秀春;反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构研究[D];大连理工大学;2002年
10 张漫;农田谷物产量空间分布信息采集、处理与系统集成技术研究[D];中国农业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 焦明东;三维激光扫描技术在工业检测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
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4 齐红衢;织物悬垂测试及三维预测系统开发[D];浙江理工大学;2010年
5 段志峰;具有最佳预测的多通道水质监测仪系统设计[D];郑州大学;2010年
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7 陈军;测量不确定度在基础实验中的应用研究[D];山东农业大学;2010年
8 熊剑;不同制冷工质在螺旋槽花瓣形翅片管管外的冷凝传热强化研究[D];华南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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3 张恒康;三维形貌实时测量方法研究及软件设计[D];华中科技大学;2011年
4 胥乃丹;像素画在手机媒体中的视觉化设计研究[D];吉林艺术学院;2010年
5 高晓斌;提高并行共焦探测精度的方法研究[D];合肥工业大学;2005年
6 孙晨光;数字相移相位测量技术及其应用[D];天津大学;2004年
7 杨亚良;光纤插针三维形貌与几何参数检测干涉仪的研制[D];浙江大学;2005年
8 危立娜;一种基于面阵CCD实时测量光学参数方法的研究[D];昆明理工大学;2007年
9 任同群;基于激光视觉的三维形貌快速测量研究[D];天津大学;2005年
10 方吉光;三维微表面相移干涉术研究[D];浙江大学;2006年
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