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《四川大学》 2004年
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高密度全场主动离焦三维测量方法的研究

王华  
【摘要】:离焦三维测量采用垂直测量方式,只需两幅图像就能测量出物体的深度分布,具有计算方法简单,没有阴影和遮挡问题,所有操作都是局域操作,运算速度快,可以得到密集的物体深度图像的特点,受到研究者的日益重视。传统的主动离焦三维测量方法采用局域滤波测量物体深度,使得测量的空间分辨率和深度测量精度互相制约,限制了主动离焦三维测量的发展和应用。 论文的主要工作是研究全局高密度主动离焦三维测量的理论、方法和技术,同时研究了物体表面纹理不均匀时,如何有效获取物体三维面形信息的方法。研究内容分为三部分:第一部分由第一章至第二章组成,介绍了三维测量的基本方法和应用领域,综述了传统的离焦三维测量的理论和方法;第二部分由第三章组成,研究了纹理不均匀物体的主动离焦三维测量的理论和方法;最后一部分为第四章到第六章,研究了全局高密度离焦三维测量的原理、方法、技术,对实现全局三维测量的两种照明模式在实际测量中的精度进行了比较。并将传统的主动离焦三维测量方法推广到改变照明光路实现物体的三维测量。取得的创新性成果如下: 1.针对传统主动三维离焦测量中,对纹理不均匀物体进行测量存在的问题,将点阵照明模式和空域卷积/去卷积相结合,解决了离焦测量 四川大学博l:论文 摘要 的图像交叠问题和匹配问题,减小了纹理不均匀对离焦三维测量的影 响。 2.提出了离焦三维全局测量方法,新的方法取消了离焦三维测量的 算子设计工作、提高了测量速度,从理论上突破了传统离焦三维测量 对空间分辨率和深度测量精度的限制,该方法不但消除了传统主动离 焦三维测量采用局域傅立叶变换带来的测量误差,同时计算程序简单、 速度快,可以得到单个像素的空间分辨率,具有较好的实用性。 3,提出了投影离焦的概念和基于投影离焦的主动离焦三维测量新 方法,导出了投影主动离焦三维测量的基本方程,在正弦光栅投射和 正交正弦光栅投射下,实现了投影主动离焦三维测量的全局高密度测 量,扩大了离焦三维测量的应用范围,为物体的离焦三维测量提供了 另一种选择方案。 4.分析了全局主动离焦三维测量对具有纹理物体的测量精度,通过 计算机模拟和实验发现:在同等条件下,正交正弦光栅投射的测量精 度高于正弦光栅投射的测量精度,并且,当光栅的空间频率方向和物 体纹理的空间频率方向相同时,对实验影响最大,该分析为全局主动 离焦三维测量在实际测量中投射模式的选择提供了依据。 5.提出全局主动离焦三维测量的所需要的摄像镜头参数标定方法, 建立归一化比与归一化深度之间的查找表关系,为全局主动离焦三维 测量的实施和保证精确测量建立了基础。 6.在基于投影离焦概念的主动离焦三维测量方法中,提出投影镜头 参数标定方法,建立了扩散参数和与物体图象的调制度比之间的查找 表建立方法,为该方法的应用和测量精度的提高奠定了基础。 关键词:主动离焦三维测量,局域滤波,对比度,正弦光栅
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O4-34

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