一种基于条纹扫描的结构光三维信息获取方法*

提出一种基于结构光的三维信息获取方法,利用投影仪向物体投射黑色条纹,移动的条纹扫描整个物体,根据条纹在物体上的变形来估计物体的三维形状,实现了三维信息的获取。该方法仅使用投影仪和数码相机等简单设备,实现简单快速,精度相对比较高,适用范围广,可扩展性强。     

实时表面三维数据获取系统的研究

介绍了一种基于时空编码结构光场的完整三维模型实时获取系统。以一台LCD投影仪对被测物体表面进行时空编码，CCD摄像机同步获取物体编码信息，通过计算机软件对编码信息进行处理和解码，利用无约束线结构光的三维几何模型从摄像机图像中获取表面三维数据。提出了二进制时空编码结构光的设计原则，设计了一幅能够产生三帧56条纹编码的星座图，用该图构造出一组二进制的时空编码光。对该系统进行了理论分析，并以小茶杯和棱柱体石膏模型为对象进行了具体实验，验证了该系统的可行性。     

基于结构光和极线约束的三维重建

结构光可以简单、快速并且精确地对被测物体进行三维信息提取,从而得到三维数据点云.而在结构光三维信息获取系统中,条纹的准确检测是影响系统精度的关键因素之一.为了改善这一问题,先利用格雷码对图像条纹进行粗定位,再结合相位码准确地对图像务纹进行细定位并利用极线约束把图像匹配过程中的二维搜索降为一维搜索.结构光条纹和极线的交点就是图像的匹配点,对匹配点空间前方交会即可得到物体的三维点云.反复试验表明,该方法能取得较好的效果.     

光栅投影相位法三维测量

利用结构光进行三维测量或场景再现是图像处理领域的重要应用,结构光的编码与构造是进行以上工作的基础。文章首先讨论了建立三维测量系统的方法,然后重点介绍了光栅投影相位法实现三维测量的原理与应用方式。通过该方法,实现对较大表面物体的测量与三维重构。     

提高形状测量精度的直接与间接反射分离方法

针对光学三维形状测量中间接反射的存在导致三维测量精度下降的问题,提出一种分离直接反射和间接反射的改进结构光投影方法。该方法反向利用直接反射和相互反射间的相位差异,以格雷码结构光为基础设计出相互相位差为90°的调制结构光,将它投射到被测物体,以此分离出直接反射和间接反射;并加上改进结构光的正-反投影,来检测结构光条纹图像中的结构光边缘亚像素定位。实验结果表明,该方法不仅有效地分离出了间接反射,而且提高了被测物体的三维测量精度,扩大了三维测量范围。     

基于相位恢复的三维可视化应用研究

空间曲面的三维数字化测量在工业检测、虚拟现实、影视艺术以及文物保护等领域具有重要的应用价值。提出一种实现自由曲面三维数字化的方法,该方法不仅能重建物体的几何模型,而且能实现物体表面色彩等纹理属性的恢复。利用结构光照明重建空间三维点云数据,并利用匹配算法建立物体的几何模型;然后通过交互式选取点优化策略进行纹理映射的方法实现目标物体的真实感三维重建。与传统的方法相比,该方法能够精确地实现目标物体的纹理重建,避免了特征检测困难或粘贴标准点等方法的数据处理困难以及后期数据的人工等操作,实验结果也验证了该方法的有效性。     

手持线激光扫描视频三维重建中的运动线提取算法

为解决目前三维扫描设备结构复杂、价格偏高、操作繁琐等问题,设计一种利用手持线激光运动扫描物体的视频三维重建方案,并针对视频中运动激光平面提取的难点问题,提出有效的解决方法。该方法基于每个像元邻近时刻视频帧中灰度信息的变化序列,内插出激光条纹边界过该像元的时刻,使用时间空间变换方法求解过每个像元的激光条纹所处的光平面,再利用结构光测量原理逐像素获取扫描物体表面的三维结构信息。使用该方法实现的视频激光扫描,可以方便地对多次扫描结果进行点云融合,有效地避免单次扫描造成的点云漏洞,且较传统结构光扫描过程中的线特征提取方法(曲线拟合法、Hessian矩阵方法等),具有获得的点云更加均匀规整、密度更高等特点,有利于后期点云数据的处理。     

基于改进调制结构光的三维形状准确测量方法

针对结构光三维形状测量中投射结构光的相互反射而降低形状测量精度的问题,提出一种改进结构光三维形状测量方法.该方法是利用了直接反射和相互反射之间存在的相位差异,以格雷码为基础设计出新的调制结构光;向被测对象投射一系列调制结构光的正-反投影,并利用摄像机获取与其相对应的结构光条纹图像.通过该条纹图像的亚像素定位方法确定结构光的边缘.实验结果表明,该方法能够准确地分离或消除了相互反射,将提高结构光三维形状测量精度.     

交互式结构光视觉系统

提出一种交互式结构光三维重建系统,在传统的结构光视觉的基础上,增加交互能力.通过人机交互的形式,对三维重建后的物体进行评价,对置信度较低的重建结果,返回原始的二维图像,利用人的知识对获取的结构光图像进行人工干预,然后再进行重建.对于部分物体还利用神经网络对系统进行自学习.实践结果表明,能够扩展结构光视觉系统的应用范围,对于因反射原因而用传统结构光方法难以获取的物体,也可以获得较好的结果.     

基于三通道融合的结构光中心条纹提取算法

实现坝体连接处永久缝的非接触式三维形变测量方法,对保障大坝安全运行具有重要的意义。结构光用来快速获取待测坝体拼接缝部位的表面形貌数据,并利用所获得数据对待测物体表面相貌的三维重构获得缝隙部位形变状态。由于结构光的光条中心提取精度易受噪声干扰,提出了一种三通道特征融合算法来提取条纹中心点。首先,利用方向梯度直方图、局部二值模式和Gabor函数得到三幅光条特征图像。然后,利用图像融合算法确定最终的特征图像。最后,用细化骨架的方法得到中心线。实验结果证明,相较于Steger算法,该方法的最大和平均列坐标差下降至2像素和0.069像素,且测量误差减小至0.114 mm。