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基于结构光的模型获取技术研究及实现

王剑涛  
【摘要】: 结构光技术的基本流程为:投影仪投出具有一定性质的图片到实际物体表面,经由摄像机拍照捕捉后传输到计算机中,再利用软件程序对图片分析处理,最终得到摄像机图片空间、投影仪图片空间以及现实世界之间的一个数量关系。所获得的数据经过处理后能够恰如其分的实现我们所需要的人机交互、增强现实等效果。 本文的主题为基于结构光的模型获取技术研究及实现,重点研究了一种经典的结构光:棋盘格结构光。本文主要工作如下: 1)研究了单应性矩阵的概念,利用空间复杂曲面可被一系列小平面近似的原理与棋盘格的特性,设计了一套完整的、效果非常好的、速度较快的几何矫正系统,其在一些较为复杂的曲面上的实验均获成功。 2)对系统中的各个模块均加以详细叙述。本文首先研究了投影在复杂表面上的棋盘格图案的角点获取技术。 3)对从上述图案中提取的无序角点如何进行匹配做了研究,引入了Voronoi图的概念,并利用这一计算几何中的概念实现了一套完整的角点匹配算法。 4)还通过实验性研究对角点匹配中的棋盘格参数选取作了分析比较,得出了参数与系统效果、运行时间以及系统可行性之间的关系。 本文的主要创新点为基于Voronoi图的角点匹配算法,其能够淡化棋盘格排列位置的影响,对较为凌乱的角点亦能实现与标准棋盘格的匹配。 通过实验及分析我们发现,本文所提及的几何矫正系统确实在效果和适用范围方面有一定优势,如能在速度上加以进一步提高,整个系统的鲁棒性也会继续增强。


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