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基于结构光的模型获取技术研究及实现

作　者: 王剑涛
导　师: 杨旭波；肖双九
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 结构光建模 单应性矩阵 Voronoi图 几何矫正
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 50次
引　用: 1次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 研究背景及相关工作  10-13
    1.1.1 增强现实技术  10-11
    1.1.2 几何矫正  11-12
    1.1.3 相关工作  12-13
  1.2 研究目的和主要工作  13-14
    1.2.1 本文研究目的  13
    1.2.2 本文主要工作  13-14
  1.3 本文内容与组织结构  14-15
第二章 基本概念  15-22
  2.1 摄像机投影仪模型  15
  2.2 单应性矩阵原理  15-19
    2.2.1 概述  15-16
    2.2.2 图解  16-17
    2.2.3 求解方法  17-19
  2.3 基于棋盘格结构光的几何矫正  19-21
    2.3.1 复杂曲面几何矫正的困难  19
    2.3.2 一种基于棋盘格的新的矫正思路  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 棋盘格图案角点检测  22-30
  3.1 概述  22-23
  3.2 算法内容  23-29
    3.2.1 角点的定义  23-24
    3.2.2 特征描述  24-26
    3.2.3 角点检测  26-27
    3.2.4 去噪  27-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章 棋盘格角点匹配  30-42
  4.1 概述  30
  4.2 Voronoi 图  30-32
    4.2.1 Voronoi 图的定义  30-31
    4.2.2 Voronoi 图的应用  31-32
  4.3 算法思想  32-34
    4.3.1 角点按圈分类  32-33
    4.3.2 逐步匹配  33
    4.3.3 算法流程  33-34
  4.4 实际应用中的算法流程  34-39
    4.4.1 按圈分类方法  34-35
    4.4.2 左上角点选取  35-36
    4.4.3 匹配方法  36
    4.4.4 数学描述  36-39
  4.5 系统整合  39-41
    4.5.1 显示区域自动设定  39-40
    4.5.2 系统搭建  40-41
  4.6 本章小结  41-42
第五章 实验结果与分析  42-57
  5.1 实验环境  42-43
  5.2 实验结果  43-56
    5.2.1 几何矫正结果与初步分析  43-47
    5.2.2 不同实验参数比较分析  47-56
      5.2.2.1 棋盘格密度与结果  47-51
      5.2.2.2 棋盘格密度与效率  51-55
      5.2.2.3 角点间距离与系统可行性  55-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 本文工作总结  57
  6.2 相关工作的未来展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  64-67
  攻读硕士学位期间发表的学术论文  64
  攻读硕士学位期间参加完成的项目  64-67
上海交通大学学位论文答辩决议书  67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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