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《华中科技大学》 2004年
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商品化的反求系统三维重构关键技术研究

陈昌宋  
【摘要】:反求工程与快速成形的结合,带来了一种全新的产品设计、制造及三维尺寸测量模式。华中科技大学快速成形中心致力于三维激光扫描测量系统的研究并成功实现了商品化。本文深入研究了扫描测量系统中从二维图像重构三维数据的过程,以及将三维视觉测量技术用于产品快速检测或实物反求设计的若干关键技术。 激光条纹图像质量直接影响三维激光扫描测量系统的精度。因此本文提出新的图像处理方法,该方法经过对图像进行中值滤波后,消除噪声的同时保护了激光条纹的边界信息;然后采取一种迭代求取图像最佳阈值的分割法,对图像实现了动态分割,得到二值化的激光条纹;最后通过采取一种新的基于曲线拟合的图像细化算法,获得了单像素宽的激光条纹线。 实现三维数据重构的关键在于高精度的立体匹配。由于系统“盲区”的存在,三维重构后的点云可能出现“空洞”现象,严重影响了数据的完整性和系统扫描的精确性。为此本文提出一种基于激光面和极线约束的条纹匹配算法,提高了系统扫描的效率和精度。 对影响系统三维重构精度的因素进行了分析,并提出了提高测量精度的方法。系统测量实验的结果证明了该方法的可行性和有效性。 为了快速准确的测量产品的三维尺寸,并根据这些信息对产品进行修改,本文设计了基于点云数据的三维尺寸检测子系统。并研究了球体、类阶梯块的产品及任意方位圆柱面的最小二乘拟合算法和特定尺寸的计算问题。
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