收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于结构光的颅骨部位三维重建方法研究

郭富强  
【摘要】:在医疗机器人辅助外科手术中,增强现实技术对于提高医生的有限视觉具有十分重要的意义,其中三维重建是生成虚拟物体的关键。本文的研究对象为颅骨模型,由于颅骨部位血管比较多,神经比较丰富,采用编码结构光获取数据,先投射一组竖直条纹,再投射一组与其正交的条纹,利用两部摄像机获取调制图像,根据双目立体视觉原理,实现空间点的重建。 结构光编码方法有多种,本文采用格雷码结合线移法,可以将数据的采集密度提高一倍。格雷码条纹包含信息的是其边缘,本文采用Canny算子提取它的边缘线。线移条纹是利用其中心线进行定位,本文提出了一种新的提取算法,精度可达到亚像素。对每个摄像机采集的两组正交图像进行同样处理,叠加其边缘线与中心线,把交叉点作为特征点。根据格雷码线移法的解码原理,可实现特征点的粗略匹配,采用极线匹配策略对特征点进行准确配准,可求出相应的特征点对。 在三维重建过程中,摄像机的标定精度直接影响重建的效果。本文中采用同心圆标定板计算摄像机的尺度因子,结合三镜头变焦法求解像平面的主点坐标,采用最小二乘法求解摄像机的投影矩阵。利用双目立体视觉技术,就可以得到图像特征点对所对应的空间坐标。对所有的特征点进行同样的处理,就可以得到特征点云。 利用点云数据进行三维重建,目前主要是基于Delaunay三角剖分的方法,本文采用Joe方法对点云进行三角剖分,形成初始三角网格。在此基础上,采用Loop细分方法对初始网格进行网格细分。Loop细分是一分为四的面分裂模式,只生成顶点控制点与边点控制点,在规则网格处是二阶连续的,在边界网格处可以达到一阶光滑。 本文在上述理论指导下,进行了实验研究,投射六级格雷码结构光与四幅线移条纹,然后再投射一组与其正交的结构光条纹。对图像进行处理后,得到的格雷码边缘线与条纹中心线,清晰可辨,达到亚像素精度。颅骨部位的重建效果也比较理想,细分后的效果比较明显,重建的曲面比较柔和,光顺性也较好。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李和平,李德华,朱洲,薛雷;基于遗传算法的结构光条纹中心检测方法[J];光学精密工程;2004年01期
2 李树祥,徐尚平;单摄象机三维视觉技术[J];国防科技大学学报;1988年04期
3 吴平凡,余飞鸿,李正民,孙扬远;附加斜面法用于三维物体面形计算[J];光电子.激光;1992年06期
4 屠大维;基于偏振位相调制的位相轮廓测量[J];光学技术;1997年06期
5 张广军,李鑫,魏振忠;结构光三维双视觉检测方法研究[J];仪器仪表学报;2002年06期
6 金刚,李德华,李泽宇;三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取[J];华中理工大学学报;1999年07期
7 陈向荣,朱志刚,石定机;基于双外极线的结构光深度信息快速获取[J];清华大学学报(自然科学版);1998年S1期
8 魏波,李仕学,赵继广;光栅型结构光测量系统中CCD摄像机的标定[J];装备指挥技术学院学报;2000年01期
9 钱铮铁,李德华;基于FPGA的激光条纹中心实时检测[J];计算机工程与应用;2004年27期
10 夏冰冰;;结构光调制图像的边缘提取方法研究[J];中国新技术新产品;2008年17期
11 尤政;胡庆英;罗维国;张东仁;;结构光传感器的成像分析及其数学模型[J];宇航计测技术;1997年04期
12 谢凯;刘宛予;浦昭邦;;结构光三维视觉检测系统的标定方法研究[J];光电子.激光;2007年03期
13 杨安康;刘京南;内田敬久;内田悦行;;基于条纹边界约束的基本矩阵快速估算(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2008年04期
14 张裕明,吴林;熔透实时控制用结构光三维视觉传感器的简化数学模型[J];哈尔滨工业大学学报;1990年06期
15 文伟宁;周兆英;;基于神经网络的视觉检测系统的研究[J];测试技术学报;1996年02期
16 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
17 梅益君;王元庆;;基于结构光的人脸图像获取与检测[J];计算机测量与控制;2007年06期
18 熊耀阳;陈晓波;孙健;张富强;习俊通;;结构光投影面部三维测量系统的研制[J];上海交通大学学报(医学版);2009年07期
19 杨林;许增朴;毕德学;于德敏;;手持式结构光对物体三维测量的方法研究[J];微计算机信息;2009年31期
20 林剑汶;高向东;伍世全;游德勇;朱杏环;;基于结构光的直缝钢管焊缝视觉跟踪系统研究[J];现代焊接;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鞠益兰;程金松;;结构光式激光视觉传感器的焊缝跟踪系统[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
2 孙良海;杨运强;黄洪昌;李杰;;激光结构光焊缝跟踪高效图像处理算法的研究[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
3 张广军;贺俊吉;;基于圆结构光的内表面三维视觉检测模型[A];中国仪器仪表学会学术论文集[C];2004年
4 冯文灏;李欣;;基于3旋转自由度激光经纬仪的结构光工业测量原理与应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
5 王建民;孔令富;范通让;侯爽;;结构光三维视觉检测[A];2005年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2005年
6 朱荣刚;戴强;李建欣;朱日宏;;虚条纹相移算法在结构光三维测量中的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
7 王洪柱;丁克勤;李娜;张旭;黄冬林;;微焊道表面光电成像检测光路设计[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 单鹂娜;于晓洋;傅晓;吴海滨;陈德运;;格雷码结合梯形相移的灰度编码光三维测量研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
9 王震;戴宁;程筱胜;廖文和;;基于格雷码-相移技术的光学三维测量系统[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
10 邹春华;张坚琳;张华;;水下焊缝结构光传感器折射问题研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李冠楠;直齿圆柱齿轮渐开线齿廓的结构光视觉测量技术[D];吉林大学;2014年
2 孙晓明;基于结构光的公路路面裂缝检测关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
3 金刚;三维扫描仪中三维信息获取理论与技术研究[D];华中科技大学;2002年
4 喻擎苍;基于符号M阵列二值结构光的三维检测方法的研究[D];浙江大学;2007年
5 王芳荣;基于机器人视觉物体三维重构及尺寸测量技术研究[D];吉林大学;2007年
6 崔索超;参考平面校正技术和多频段相移相位展开研究[D];华中科技大学;2010年
7 程胜;人体三维远红外成像及其测温的研究[D];上海交通大学;2009年
8 李慨;基于视觉传感管道焊接机器人跟踪系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 周冰;外鼻缺损修复的个性化三维仿真设计及快速成型研究[D];第四军医大学;2008年
10 崔海华;微小型数字化口腔测量关键技术研究及应用[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘卫亮;基于结构光三维测量的大锻件图像处理算法的研究[D];东华大学;2014年
2 张圆;圆结构光视觉检测系统标定方法的研究[D];北京化工大学;2010年
3 万鹏;基于结构光室外深度检测的可行性研究[D];浙江大学;2013年
4 阳鹏程;基于双目结构光的三维测量技术研究[D];浙江大学;2014年
5 孙良海;激光结构光焊缝跟踪技术瓶颈及对策研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 刘鹏;水下结构光三维探测中的关键技术研究[D];中国海洋大学;2012年
7 沈烨钦;基于十字线结构光的自由曲面工件表面信息提取方法研究[D];浙江理工大学;2014年
8 王剑涛;基于结构光的模型获取技术研究及实现[D];上海交通大学;2010年
9 李明;结构光三维测量系统建模与标定技术的研究[D];长春理工大学;2012年
10 屈兆辉;基于三维红外结构光成像系统的肿瘤区域表面温度监测[D];上海交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 陈建辉;城市分布的对称性规律 (上)[N];经济日报;2004年
2 本报记者 晓笛 特约通讯员 黄敏感;长风破浪会有时[N];大众科技报;2002年
3 ;城市传输网的未来[N];中国计算机报;2002年
4 ;基于激光经纬仪的工程剖面测量方法研究[N];中国测绘报;2000年
5 李瀛寰;瑞通三大技术提升城域网[N];中国计算机报;2002年
6 张辉 记者 彭溢;我省公路路面检测国际领先[N];黑龙江日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978