高分辨率三維測量系統(tǒng).pdf

1、本文首先介紹了三維測量系統(tǒng)在航天航空、醫(yī)療、娛樂、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一些基本應(yīng)用，然后介紹了目前國內(nèi)外三維測量的方法。在這些方法中，結(jié)構(gòu)光技術(shù)因?yàn)樗母咚俣?、高分辨率的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于一個(gè)新的結(jié)構(gòu)光技術(shù)--雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法，建立了一個(gè)高分辨率的三維測量硬件系統(tǒng)，同時(shí)在原有方法的基礎(chǔ)上，采用亞像素匹配的方法，提高了系統(tǒng)的分辨率。本文分析了系統(tǒng)分辨率的影響因素，并提出了多次采樣的方法，減少系統(tǒng)的隨機(jī)噪聲。分析了

2、本三維測量系統(tǒng)的精度，本文提出了系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ⑼ㄟ^實(shí)驗(yàn)證明了該方法的有效性。
　　本文介紹了雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法的基本原理和優(yōu)勢。雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維測量方法使用了兩個(gè)相機(jī)和一個(gè)投影儀，首先左右相機(jī)分別拍攝投影條紋后的物體圖片，利用相移算法得到左右圖片的相位圖，然后利用相位圖匹配得到左右照片的對應(yīng)點(diǎn)對，最后利用三角算法得到空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這個(gè)方法只將左右圖片的相位圖作為雙目視覺中點(diǎn)云匹配的依據(jù)

3、，可以避免因相位計(jì)算的不準(zhǔn)確而直接造成的系統(tǒng)精度影響，從而可以避免投影儀標(biāo)定的繁瑣工序。同時(shí)，本文還介紹了結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的非線性標(biāo)定的原理和方法。
　　本文介紹了高分辨率三維測量系統(tǒng)的總體硬件框架，介紹了相機(jī)和投影儀的特點(diǎn)。本系統(tǒng)使用了高分辨率的相機(jī)和LED投影儀，投影儀和相機(jī)被固定在一個(gè)鋁制的支架上，系統(tǒng)體積小巧，可作為便攜式儀器使用。本文介紹了相機(jī)和投影儀的控制，以及軟件同步相機(jī)和投影儀的方法。
　　本研究在原有算法的基礎(chǔ)上

4、加以改進(jìn)，提出了亞像素級的雙目匹配方法。原雙目視覺和相移技術(shù)相結(jié)合的三維重構(gòu)方法是利用左右圖片的橫縱相位圖來匹配左右圖片的像素點(diǎn)，但是由于圖片上的像素點(diǎn)是有限離散的，對于右圖上的像素點(diǎn)A，我們很難在左圖上找到和它的橫縱相位值完全相同的像素點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致在雙目匹配的過程中存在像素級別的誤差。為了解決這個(gè)問題，我們采用亞像素級的雙目匹配方法，用插值的方法在左圖上找到和右圖中像素點(diǎn)的橫縱相位值完全相同的點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了亞像素級的雙目匹配,減少了系統(tǒng)誤

5、差。研究中，我們采用了兩種不同的插值方法。一種方法是兩維線性插值法，兩維線性插值具有簡單易用的特點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)是插值結(jié)果一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)。另一種方法是兩維三次Hermite插值法，三次Hermite插值的優(yōu)勢在于它實(shí)現(xiàn)了插值結(jié)果一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，使結(jié)果更加光滑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：亞像素級別的雙目匹配算法取得了非常好的效果，顯著的提高了系統(tǒng)的分辨率。
　　本研究采用了多次采樣的方法來減少系統(tǒng)的隨機(jī)誤差。通過平均多次采樣的結(jié)果，我們可以有效減