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光栅投影三维成像及物体重建

作　者: 孙晓刚
导　师: 罗代升
学　校: 四川大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光栅投影成像三维物体测量图象处理图象分割图象拼凑相位解缠实体重建表面重建投影重建虚拟现实显示
分类号: TN27
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 354次
引　用: 2次
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内容摘要

在快速发展的工业社会里，三维物体的建模及测量技术占有越来越重要的地位，同时实际需求对其提出了越来越高的要求。本文提出了一种基于几何投影，计算机图形学和虚拟现实相结合的光栅投影成像三维物体重建及测量系统。该系统具有结构简单、精度高、速度快、适用面广、自动化程度高等特点。本系统首先采用二进制编码获得图像各象素点的近似相位值，然后采用相移法获得象素点的精确相位值。由于该系统中的相位解缠是在二进制条码中进行的，取包裹相位的精确得到提高。在光栅投影图像的处理中，作者提出了几种优化算法。因为光栅条纹图像易受到一些不确定性因素的干扰，例如来自环境、照明、镜头、扫描、量化、传输等的干扰，作者提出了一种快速背景校正算法来改善图象质量和对比度。同时，提出了一种快速中值滤波算法对图像进行滤波和增强。由于由黑白条纹组成的光栅图像相对于一般非光栅图像对比度较高，提出了一种局部自适应阈值分割算法进行二值化分割。针对图像分割过程中会出现孤立的黑白点噪声，采用了二值图像旋转滤波算法来消除这种噪声。另外，还把光栅图像点分为有效点和无效点，只对有效点进行处理，大大加快了处理的速度，提高了准确度。在物体测量中，分析了重建和测量误差，提出了一种纠错处理算法，提高了物体的测量精度。针对定标和大目标物体成像，提出了一种有效的图象拼接算法。在三维物体重建中，采用了三种重建方法：实体重建，投影重建，表面重建。在表面重建的基础上，提出了一种快速的虚拟现实表面重建算法。利用OpenGL技术，研究开发了一个虚拟现实浏览器，用于重建三维物体的三维显示和可视化。为了增强可视化的便捷性，还研究开发了一些诸如光滑，透明，阴影，光照等处理和拖动，旋转等显示功能。

全文目录

第1章绪论  7-13
  1．1 引言  7
  1．2 三维物体测量及重建技术的发展现状  7-11
    1．雷达时间差检测法  8
    2．雷达相位测量法  8
    3．莫尔检测法  8
    4．双目测量法  8-9
    5．光栅投影法  9-11
  1．3 光栅投影三维测量及重建研究的意义和课题任务  11-13
第2章光栅投影三维成像及系统  13-23
  2．1 光栅投影成像的基本原理  13-15
  2．2 光栅投影二维图像重建的基本原理  15-16
  2．3 光栅投影成像系统的硬件构成  16-18
  2．4 光栅投影成像重建系统的软件构成  18-20
  2．5 小结  20-23
第3章光栅投影图像的处理与分析  23-35
  3．1 引言  23-25
  3．2 一种快速的背景校正算法  25-26
  3．3 递归中值滤波  26-30
  3．4 局部自适应阈值法分割  30-31
  3．5 二值图像旋转滤波算法  31-32
  3．6 编码条纹图的处理步骤  32-33
  3．7 相移条纹图的处理步骤  33-34
  3．8 小结  34-35
第4章光栅投影三维测量及误差分析  35-47
  4．1 光栅投影三维测量技术的改进方法  35-37
  4．2 条纹图的编码与解码  37-39
  4．3 相移图的相移运算  39-40
  4．4 求解图像有效点的真实相位  40
  4．5 误差及分析  40-43
  4．6 系统标定与拼接  43-46
  4．7 小结  46-47
第5章光栅投影三维物体重建及可视化  47-63
  5．1 引言  47-48
  5．2 光栅投影实体重建  48-50
  5．3 光栅投影的投影重建  50-52
  5．4 光栅投影虚拟现实表面重建  52-54
  5．5 OpenGL技术介绍  54-56
  5．6 用OpenGL技术进行虚拟现实的显示  56-58
  5．7 基于OpenGL的三维可视化处理技术研究  58-61
  5．8 小结  61-63
第6章实验结果及数据  63-69
  6．1 实验流程  63
  6．2 实验结果及数据  63-68
  6．3 小结  68-69
第7章结论  69-71
  7．1 结论  69-70
  7．2 进一步工作  70-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
声明  74

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