結(jié)構(gòu)光三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)研究的中期報(bào)告

結(jié)構(gòu)光三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)研究的中期報(bào)告摘要：本文介紹了一種基于結(jié)構(gòu)光的三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)，通過(guò)投射光條及其對(duì)物體表面形態(tài)的畸變，對(duì)物體表面進(jìn)行測(cè)量和重建。本技術(shù)主要分為三個(gè)步驟：（1）相機(jī)校正；（2）光條重建；（3）三維重建。我們采用了基于標(biāo)定板的相機(jī)校正方法、雙目三角測(cè)量及匹配算法進(jìn)行光條重建，最后采用了基于點(diǎn)云的三維重建方法。通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果驗(yàn)證了本技術(shù)的可行性和有效性，并對(duì)接下來(lái)的研究和實(shí)驗(yàn)工作提出了一些展望。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)光；三維物體面形測(cè)量；重建；點(diǎn)云1.引言隨著科技的不斷發(fā)展，三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。而結(jié)構(gòu)光是一種被廣泛應(yīng)用的三維物體面形測(cè)量技術(shù)，在機(jī)器視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、工業(yè)制造等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)光的原理是通過(guò)投射光條及其對(duì)物體表面形態(tài)的畸變進(jìn)行測(cè)量和重建。它具有測(cè)量速度快、測(cè)量精度高等優(yōu)勢(shì)。因此本研究也是基于結(jié)構(gòu)光的三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)。2.方法本研究采用的結(jié)構(gòu)光三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)包括三個(gè)部分：相機(jī)校正、光條重建、三維重建。2.1相機(jī)校正相機(jī)校正是確保相機(jī)拍攝到的圖像和實(shí)際物體之間的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，是三維重建的基礎(chǔ)。我們采用了基于標(biāo)定板的相機(jī)校正方法。具體步驟如下：1.在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中放置一個(gè)已知標(biāo)定板；2.根據(jù)標(biāo)定板上棋盤格的特征點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定；3.利用標(biāo)定得到的相機(jī)內(nèi)外參數(shù)將相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.2光條重建光條重建是將光條在物體表面上的形態(tài)重建出來(lái)以便后續(xù)的三維重建。我們采用了雙目三角測(cè)量及匹配算法進(jìn)行光條重建。具體步驟如下：1.同時(shí)采用兩個(gè)相機(jī)進(jìn)行圖像拍攝；2.對(duì)左右兩個(gè)圖像利用Sobel算子分別求出梯度圖像；3.利用梯度差異算法進(jìn)行匹配；4.采用雙目三角測(cè)量方法計(jì)算出每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光條的線段。2.3三維重建三維重建是將測(cè)量得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維物體表面形狀的過(guò)程。本研究采用了基于點(diǎn)云的三維重建方法。具體步驟如下：1.對(duì)測(cè)量得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；2.利用遞歸最小二乘法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)；3.采用離散曲面重建算法對(duì)配準(zhǔn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本研究利用三個(gè)標(biāo)志物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，同時(shí)對(duì)比了使用不同方法得到的三維重建結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)，本研究基于結(jié)構(gòu)光的三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)能夠較好地重建物體表面形態(tài)，并且重建的精度和速度較高。與其他對(duì)比方法相比，本研究方法有更高的精度和更快的速度。4.展望本研究為基于結(jié)構(gòu)光的三維物體面形測(cè)量與重建技術(shù)的研究提供了一種有效方法，并證明了其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和有效性。下一步，我們