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结构光主动视觉技术在物体尺寸测量及三维重构中的应用

李晓天  
【摘要】:本文根据激光技术、计算机视觉技术、Directshow视频采集技术以及数字图像处理技术,建立了单目和双目物体几何尺寸测量和三维重构系统。二者在具体实现方法上采用的是基于线结构光的主动视觉三维重构系统;在摄像机标定方法上采用的是近几年兴起的自由平面标定法;在视频采集方法上采用的是DirectShow视频采集技术。 本文的线结构光单目测量系统,在摄像头标定方面根据自由平面标定法的原理,得到了被测物的畸变条纹和被测物的三维形貌的对应关系,使标定问题简洁而且易于操作,而且有利于实验精度的调整和提高。并根据解析几何知识和实验硬件系统特性(旋转台的旋转轴和标定板的任何一个标定轴都不能完全不重合),提出了标定坐标校正方案。对物体尺寸,表面积等几何量进行了测量,并对该系统的进行了测量误差分析,系统的平均单点精度大于0.1mm/24mm。最后对小型金属制品,塑料制品,石头和半透明玻璃体进行了三维重构并利用CATIA软件对重构结果进行显示,结果表明物体三维轮廓重构效果良好。 本文对线结构光双目测量系统进行了的介绍。给出了基于旋转和平移平台的测量系统模型及操作步骤。最后,本文结合具体的实验条件,对结构光双目标定和对应点匹配进行了初步研究,为进一步的深入研究打下了基础。


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