学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

动态场景的三维信息获取相关技术研究

作　者: 许丽
导　师: 张之江
学　校: 上海大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 实时结构光空间周期性周期时空编码光平面模型最近点迭代
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 283次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

实体表面的三维数字化技术在数字媒体、虚拟现实、文物保护等领域有广泛的应用背景。论文研究了被测实体在无约束运动(慢速)下的表面密集三维信息获取的原理与技术。在实时编码光设计、提高三维数据获取的准确性(即结构光系统参数的标定、结构光系统误差传递模型的建立与结构优化),以及多场景数据的在线配准等方面开展了深入的研究。在实时编码光设计中,根据条纹偏移机理,提出了编码光设计的空间周期性准则,推导了空间周期性准则应用的约束条件;建立了测量分辨率与测量实时性之间的对应关系。根据空间周期性准则,本文提出了一种新的实时编码光设计方案——周期时空条纹编码。该编码方式既保证了系统的测量分辨率,又实现了对动态场景的三维信息获取。结合结构光系统的光平面模型,提出了基于平面靶标的结构光标定方法,并对其中的计算过程进行了鲁棒性分析。该标定方法可以降低图像处理过程所引入的误差,减少由多次交比不变计算标定点所带来的累积误差,提高了标定点的获取精度,从而实现结构光系统参数的标定。通过对结构光系统的误差分析,建立了结构光系统的误差传递模型;根据该模型推导出三维数据获取精度与标定点样本的提取精度之间的数学关系。并从系统模型对图像提取误差的敏感程度进行分析,优化了结构光系统的结构设计。针对结构光系统所得到稀疏三维数据的特点以及在线配准算法的要求,提出了改进的最近点迭代算法。该算法以刚体变换不变量(四面体体积)为搜索物理量,利用四面体体积的特性,实现了最近点迭代算法在实时性和自动初始估计方面上的改进,从而完成了多场数据的在线配准。系统实验以实际物体表面轮廓的三维信息获取结果为例,验证了本文所研究的动态场景的结构光三维信息获取系统的可靠性,以及本文所提出原理应用到动态场景的三维信息获取中的有效性。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-30
  1.1 引言  12
  1.2 三维信息获取常见方法  12-19
    1.2.1 被动式方法  13-14
    1.2.2 主动式方法  14-19
  1.3 结构光技术的发展趋势和技术难点  19-22
    1.3.1 结构光技术的发展趋势  19-21
    1.3.2 结构光技术的技术难点  21-22
  1.4 课题来源与研究内容  22-23
    1.4.1 课题来源  22
    1.4.2 研究内容  22-23
  参考文献  23-30
第二章实时编码光设计  30-52
  2.1 引言  30-31
  2.2 编码光性能分析  31-41
    2.2.1 实时编码光设计要求  31-33
    2.2.2 空间周期性准则  33-39
    2.2.3 灰度传递函数  39-41
  2.3 实时编码光设计  41-46
    2.3.1 周期时空编码光设计  42-44
    2.3.2 周期时空编码光与其他编码光的性能比对  44-46
  2.4 解码  46-49
    2.4.1 条纹边缘分割算法  46-48
    2.4.2 解码算法  48-49
  2.5 小结  49-50
  参考文献  50-52
第三章结构光系统标定方法的研究  52-76
  3.1 结构光系统建模  52-56
    3.1.1 成像模型  53-54
    3.1.2 光平面模型  54-55
    3.1.3 结构光系统测量模型  55-56
  3.2 结构光系统的标定方法  56-62
    3.2.1 基于平面靶标的光平面标定方法  57-60
    3.2.2 标定过程鲁棒性分析  60-62
  3.3 标定实验  62-73
  3.4 小结  73
  参考文献  73-76
第四章结构光系统误差传递分析与结构优化  76-88
  4.1 结构光系统误差传递分析  76-82
    4.1.1 三维数据计算误差分析  77-78
    4.1.2 光平面标定误差分析  78-79
    4.1.3 标定点获取误差分析  79-82
  4.2 结构光系统结构优化  82-86
  4.3 小结  86
  参考文献  86-88
第五章稀疏数据的实时多场景配准  88-108
  5.1 引言  88-89
  5.2 稀疏点云数据  89-90
  5.3 传统的最近点迭代算法  90-92
  5.4 改进的最近点迭代算法  92-102
    5.4.1 搜索参数的选取  92-96
    5.4.2 搜索准则的确定  96-100
    5.4.3 初始估计  100-101
    5.4.4 重采样  101-102
    5.4.5 改进算法流程  102
  5.5 数据配准实验结果  102-105
  5.6 小结  105
  参考文献  105-108
第六章实时结构光系统实验  108-122
  6.1 实时结构光系统构成  108-111
    6.1.1 系统硬件  108-109
    6.1.2 系统流程  109-111
  6.2 实验结果  111-121
    6.2.1 几何体三维信息获取结果  111-115
    6.2.2 头像1 三维信息获取结果  115-118
    6.2.3 头像2 三维信息获取结果  118-121
  6.3 小结  121-122
第七章总结与展望  122-126
  7.1 总结  122-123
  7.2 展望  123-126
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文  126-127
致谢  127-128

动态场景的三维信息获取相关技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文