学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

结构光三维测量与点云配准的研究

作　者: 易凯
导　师: 姜光
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 编码结构光摄像机定标三维测量点云配准
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 366次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

三维测量及配准技术是计算机视觉技术的一个分支,是计算机视觉和计算机图像图形处理相结合的一个研究方向,它在生产自动化、机器人视觉、文化遗产保护、虚拟现实和计算机辅助医学等领域都有着广泛的应用前景。在三维测量及配准技术中,如何寻找一种即简便又快捷的实现方式是一项重要而有难度的研究课题。本文在深入研究结构光三维测量相关理论、方法及关键技术的基础上,设计与开发了基于格雷码结合相移技术的双目立体结构光三维测量系统。在分析总结了目前国内外通常所采用的点云数据配准方法的基础上,形成了本文中所采用的配准流程。最后,在实验室环境下利用自行搭建的硬件平台与开发的软件图像处理系统,进行了可行性方面的实验。首先,本文阐述了双摄像机结构光法实现的物体三维重构的原理,然后建立了该方法的数学模型。其次,重点论述了系统的构成和双摄像机定标,得到了摄像机的内外参数和编码图案。再次,本文论述了三维点云重构的软件设计,根据图像处理算法,对编码图案进行图像信息的提取、滤波和二值化,利用编码图案、外极线约束和三角测量原理,获得物体三维坐标。最后,在研究经典ICP算法的基础上,利用点到点的ICP算法实现点云数据配准,得到了较好的收敛效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 三维测量技术  7-10
    1.2.1 三维测量技术概述  7-9
    1.2.2 结构光技术原理  9
    1.2.3 结构光技术的发展  9-10
  1.3 点云数据配准技术  10-11
    1.3.1 点云数据配准的意义及概述  10-11
    1.3.2 数据配准问题的研究  11
  1.4 课题来源及主要研究内容  11-12
  1.5 论文的结构  12-13
第二章测量系统的开发及数学模型的建立  13-22
  2.1 系统的平台搭建及工作原理  13
  2.2 数学模型的建立  13-21
    2.2.1 摄像机模型  13-17
    2.2.2 对极几何基本知识  17-18
    2.2.3 对极几何中的基础矩阵  18-19
    2.2.4 系统数学模型的建立  19-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章双摄像机定标技术及投影图像编码策略  22-34
  3.1 摄像机定标  22-27
    3.1.1 单摄像机定标  22-24
    3.1.2 双摄像机定标  24-25
    3.1.3 摄像机定标实践步骤  25-27
  3.2 基于格雷码结合相移的投影图象编码策略  27-33
    3.2.1 常用投影图像编码策略  27-31
    3.2.2 格雷码结合相移编码策略  31-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章图像主动线索特征提取及三维点云重构  34-39
  4.1 编码图像采集  34-35
  4.2 有效区域获取  35-36
  4.3 结构光编码图像的二值化  36
  4.4 条纹编码  36-37
  4.5 三维点云重构  37
  4.6 本章小结  37-39
第五章三维测量系统的点云数据配准算法设计  39-51
  5.1 四元数配准算法  39-42
    5.1.1 PSTPS的目标函数最小化分析  39-40
    5.1.2 PSTPS方法的数学理论推证  40-42
  5.2 ICP算法及其变种  42-47
    5.2.1 迭代最近点算法的基本原理及步骤  42-43
    5.2.2 ICP算法收敛性分析  43-44
    5.2.3 ICP变种算法分析  44-47
  5.3 仿真软件开发及结果分析  47-50
    5.3.1 开发平台简介及算法选择  47-48
    5.3.2 实验结果  48-50
  5.4 本章小结  50-51
第六章总结与展望  51-53
  6.1 全文总结  51
  6.2 工作展望  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-57

结构光三维测量与点云配准的研究

内容摘要

全文目录

相似论文