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无表面干扰的三维形貌拼接技术研究

作　者: 王大为
导　师: 邾继贵
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 三维拼接三维形貌测量全局坐标系计算机视觉
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

三维形貌拼接技术作为三维形貌测量中的核心技术,直接影响到三维形貌测量系统的精度和使用效果。目前的三维形貌拼接方法有多种,借助于辅助精密设备的拼接方法算法简单,但系统灵活性差,系统成本较高;通过从相邻测量区域的重合部分提取信息实现拼接的自由拼接方法,使用灵活,但容易产生累计误差,若在表面粘贴人工标记点则干扰了被测形貌自身特征,影响测量真实性。针对上述方法存在的问题,研究了基于拼接靶标的三维形貌拼接技术。通过高分辨率大视场的专业数码相机对分布在测量空间的全局控制点进行拍摄来建立全局坐标系,以它为基准,并引入拼接靶标作为中介对各局部测量数据进行拼接,该方法从理论上避免了多次拼接产生的累计误差,同时拼接靶标的使用,避免了对被测物体表面特征的干扰。论文的主要研究内容:一、研究了一种无表面干扰的三维形貌拼接技术——基于拼接靶标的三维形貌拼接技术。通过全局控制点建立全局坐标系,引入拼接靶标作为中介,对各局部测量数据进行拼接。二、针对大视场下全局坐标系的建立,研究了一种基于近景摄影测量中光线交汇约束的单摄像机多摄站全局控制点定向方法。同时还研究了全局控制点和拼接靶标的设计和识别。三、针对拼接过程中拼接速度的问题,结合近景摄影测量中的解析处理方法,研究了单摄像机单次成像求解转换矩阵的方法,并结合实验进行了精度分析。四、进行了基于拼接靶标的三维形貌拼接实验,分别应用立体光线交汇定向的方法和单摄像机单次成像的方法实现拼接,并对实验结果进行了分析比较。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章绪论  7-18
  1.1 引言  7
  1.2 三维形貌测量技术  7-11
    1.2.1 三维形貌测量的需求与应用  7-8
    1.2.2 三维形貌测量技术分类  8-11
  1.3 三维形貌拼接技术  11-16
    1.3.1 三维形貌拼接方法概述  11-14
    1.3.2 国内外典型商用产品  14-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-18
第二章基于拼接靶标的三维形貌拼接技术  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 基于拼接靶标的三维形貌拼接技术原理  18-19
  2.3 全局控制点和拼接靶标的设计  19-22
    2.3.1 人工标志的选取  19-20
    2.3.2 全局控制点和拼接靶标的设计  20-22
  2.4 基于光线交汇约束的全局控制点定向方法  22-27
    2.4.1 基于光线交汇约束的全局控制点定向方法原理  22-26
    2.4.2 实验结果及分析  26-27
  2.5 基于拼接靶标三维形貌拼接的实现  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章单次成像的拼接算法及误差特性  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 单次成像求解拼接转换矩阵原理  29-33
    3.2.1 拼接相机坐标系同全局坐标系转换矩阵的求解  29-32
    3.2.2 矩阵多解情况的处理  32-33
  3.3 单次成像求解拼接转换矩阵方法精度分析  33-37
  3.4 单次成像求解拼接转换矩阵方法实验验证与分析  37-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章基于拼接靶标的三维形貌拼接实验验证与分析  47-54
  4.1 引言  47
  4.2 基于拼接靶标的三维形貌拼接实验准备  47-49
  4.3 基于拼接靶标的三维形貌拼接实验步骤  49
  4.4 两种方法求解转换矩阵实验验证与比较  49-51
  4.5 实物的三维形貌拼接实验  51-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章全文总结与工作展望  54-56
  5.1 全文总结  54
  5.2 工作展望  54-56
参考文献  56-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

无表面干扰的三维形貌拼接技术研究

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