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《广东工业大学》 2007年
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基于单幅图像三维形貌恢复与测量方法研究

彭明仔  
【摘要】: 三维测量作为工程技术领域的一个重要研究方向,已在社会生产生活的各个方面显示出越来越不可忽视的地位和作用,尤其在工业测量、产品监控、缺陷检测等工业领域有着广泛的应用前景。本文致力于研究一种能够应用于工业非接触三维测量方法—从明暗恢复形貌(Shape from Shading,简称SFS),其特点是只需单幅图像就可以快速、简单、低成本地实现产品的三维形貌恢复。近年来,SFS在理论研究和实践应用中得到不断的发展和完善,目前已成为视觉三维测量领域研究的热点问题。 本文首先回顾了现有的各种三维测量方法,分析了它们的特点及存在问题。在理解SFS原理的基础上,深入研究了目前国内外现有的四类典型算法,并结合理论和实验结果分析了它们的适用范围、发展趋势及存在问题。其次,针对目前SFS存在的问题,即恢复精度不高、计算复杂等难题,本文引入透视投影模型来完善传统模型的不足,并采用快速算法对该模型进行求解,克服了传统算法因光滑假设所造成的恢复结果过分平滑而失真的缺点,且不需要严格的约束条件假设。为了获取清晰图像,减小噪声和畸变的影响,运用了图像滤波技术进行滤波处理,并采用了系统标定技术来进行摄像机标定和图像畸变矫正。在此基础上,本文采用虚拟仪器技术建立了基于LabVIEW平台的三维视觉测量系统,可以进行图像实时采集、处理、计算和分析,同时,为了提高系统的内存开销和运算效率,采用动态链接库来实现SFS算法的调用,从而缩短了系统开发周期,且软硬件的实现经济、高效。 在实验研究中,首先对球体进行了全面象素精度分析,并采用最小二乘法对测量数据进行球面拟合来分析形状误差,然后分析了影响测量精度的各种因素,如:景深、光源和图像预处理等,通过改进实验方案进一步提高了本文方法的测量精度,并把该方法推广到对复杂图像的测量,最后把SFS测量方法应用于表面缺陷检测。实验结果表明,本文研究的基于SFS的三维测量方法在测量精度、效率等方面有了很大改善。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB22

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 韩丽燕;基于散焦测距的几何尺寸测量技术研究[D];中北大学;2011年
2 王鑫;单目视觉辅助的三坐标测量机测量路径规划[D];燕山大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 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
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 黄华伟;任燕燕;;基于LMS算法的自适应滤波在正弦干扰消除中的应用[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
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
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4 王超飞;黑斑侧褶蛙和中华大蟾蜍的特征、功能、力学特性及其仿生分析[D];吉林大学;2011年
5 胡啸;基于二阶及高阶统计量的数字接收机非线性盲辨识技术[D];华中科技大学;2011年
6 王恺;大功率LED封装与应用的自由曲面光学研究[D];华中科技大学;2011年
7 姜平;城市混合道路行驶工况的构建研究[D];合肥工业大学;2011年
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10 郑泽忠;基于高分辨率航空影像高速公路汽车目标检测算法研究[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史彩霞;开采沉陷动态预计理论及其参数研究[D];河南理工大学;2010年
2 常绪华;基于MATLAB综采面采空区自燃特性分析研究[D];河南理工大学;2010年
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9 史秀宝;掘进机截割头设计系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈志军;王小章;李剑锋;;影像测量仪的光学成像误差分析及计算[J];测绘科学;2009年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 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
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张前勇,孙海燕;测量误差与测量不确定度表述方法的研究[J];测绘工程;2003年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陶立;彩色三维激光扫描成像系统的研究[D];天津大学;2004年
2 张效栋;彩色3D激光扫描数据处理方法的研究[D];天津大学;2004年
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5 胡深;潘振宽;;基于短小波包的图像边缘检测算法(英文)[J];青岛大学学报(自然科学版);2010年02期
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4 罗强;任庆利;;基于局部IFS理论提取图像边缘[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
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8 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
10 王彦锟;刘方;;一种快速稳健的图像旋转角度估计算法[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;B超术语解释[N];农村医药报(汉);2008年
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6 马骏睿 皓月;制作版画效果图片[N];中国摄影报;2007年
7 ;天敏随心录电视盒[N];中国电脑教育报;2004年
8 ;体验决定一切[N];中国计算机报;2003年
9 秦风;S9500——务实者的选择[N];中国摄影报;2006年
10 张文;爱国者“双拳”出击PC市场[N];通信产业报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩永华;农田图像的统计迭代分割方法研究[D];浙江大学;2011年
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3 陈玫玫;手指静脉图像的去噪与分割算法研究[D];吉林大学;2010年
4 陈国忠;SAR图像纹斑噪声抑制算法研究[D];上海交通大学;2008年
5 康文炜;冠状动脉造影图像的分割方法研究[D];吉林大学;2010年
6 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李小兵;MRI图像脑肿瘤分割与EEG脑癫痫检测的研究[D];大连理工大学;2010年
9 王继阳;基于高分辨率航空遥感立体图像的建筑物三维重建技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
10 闫子飞;面向中医舌诊的舌下静脉特征获取与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王珊;X射线冠脉造影图像的血管分割方法研究[D];兰州大学;2012年
2 高星星;基于稀疏分解的SAR图像抑制斑点噪声算法的研究[D];天津理工大学;2011年
3 陈益新;基于DM6467的工件表面质量图像高速采集与处理技术研究[D];杭州电子科技大学;2012年
4 李富城;多极化SAR图像地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 关辉;基于Directionlet变换的SAR图像噪声抑制及边缘检测[D];西安电子科技大学;2010年
6 陈国强;准双曲面齿轮接触图像齿形轮廓和接触斑点的二维重构[D];河南理工大学;2010年
7 滕扬;基于改进的BP神经网络肺部CT图像的结节识别[D];吉林大学;2011年
8 李动节;嵌入式图像压缩编解码研究[D];郑州大学;2011年
9 王百超;图像PDE滤波和盲恢复技术的理论研究及其在IVUS图像处理中的应用[D];山东大学;2011年
10 锁艳;基于分水岭的SAR溢油图像快速分割算法研究[D];大连海事大学;2012年
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