基于结构光扫描的彩色三维信息测量技术

提出了一种基于线结构光扫描的彩色三维信息测量方法,建立了扫描测量的数学模型,利用一种圆孔阵列平面靶标完成了系统光平面参数的标定。利用所研制的系统对一标准棱块进行测量,空间测量精度优于0．1mm。提出了通过计算测量点对应彩色图像中像素坐标获取颜色信息、对整个扫描数据进行颜色渲染的方案,并对小花盆进行了三维测量和颜色渲染,获得了完整准确的彩色三维数据。系统具有测量精度高、颜色渲染快速和准确的特点。     

基于颜色编码的大型物体表面三维测量

如何获得蕴含了深度信息的深度图像是发展机器视觉的关键。因为结构光空间编码方法只需要一幅图像就可以获得被测物体上可测点的三维信息,具有分辨率高、速度快和易于实现的优点而成为研究热点。一种颜色编码方案被用于大型物体表面的三维测量。这种编码方案以红、绿、蓝三原色以及它们的补色黄、品、青6种颜色作为基本颜色,按着任意相邻的3个条纹颜色排列顺序是唯一的方式组合,构成了颜色编码图案,并由投影仪投射到被测物体上。通过对摄像机拍摄的图像进行解码,获得物体的三维坐标。利用被测物体上的标志特征点,对物体进行分块测量。结合边缘检测及圆心检测确定分割线,对图像进行分割、拼接,实现了对大型物体表面的三维测量。     

三维彩色扫描测量技术

采用线结构激光和一个彩色ＣＣＤ摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色ＣＣＤ摄像机分两次对物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后利用滤光镜摄取激光光平面上物体的三维信息。最后采用彩色贴图技术将两次获取的信息重叠,便可得到物体的三维彩色信息。提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型。进行了实验研究,给出了实验结果。     

三维彩色扫描测量技术

采用线结构激光和一个彩色CCD摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色CCD摄像机分两次对物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后利用滤光镜摄取激光光平面上物体的三维信息。最后采用彩色贴图技术将两次获取的信息重叠,便可得到物体的三维彩色信息。提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型。进行了实验研究,给出了实验结果。     

基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

将双目传感器和线结构光有机地结合到一起,设计了一套能够对大尺寸被测物进行无导轨三维扫描的测量系统。通过标定实现双目传感器与结构光传感器坐标系的统一。提出了一种双线投影模型,实现了双目标记点的立体匹配和标记点传感器坐标的测量。设计了基于线面约束的结构光测量模型,实现了物体表面光条三维信息的获取。采用空间几何相对不变性原则实现标记点传感器坐标和世界坐标的全局匹配,进而确定在测量位置处传感器坐标系与世界坐标系的转换关系。最终将传感器实时扫描测量的物体表面的三维点云数据转换到世界坐标系下,实现对被测物三维的扫描测量,工作距离下扫描测量精度优于0.08 mm。     

基于线结构光的水下双目测量方法

针对水下环境中因光线折射、水体浑浊等产生的物体特征点难以提取的问题,设计了一种利用线结构光阵列提供视觉特征的水下双目测量系统,通过提取光条中心获得大量特征点。推导建立水下双目光路折射模型,并提出一种改进的外极线匹配方法,用于获得特征点三维坐标,实现了水下物体的测量和三维形貌还原。实验结果表明,所提方法对水下物体的测量精度与陆上相当,测量误差在0.3 mm以内,满足测量精度要求。系统测量过程快速准确,适用于水下实时定位测量。     

三维彩色逆向工程

采用线结构激光和彩色CCD摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色CCD摄像机分2次对物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后利用滤光镜摄取激光光面平上物体的三维信息,最后采用彩色贴图技术将两次获取的信息重叠,便可得到物体的三维彩色信息。本文提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型,进行了实验研究,给出了实验结果。     

基于光栅投影法的3D扫描技术研究

光栅投影技术作为3D扫描中最有发展前途的技术之一而备受关注。利用普通的投影仪、照相机和计算机构建了一个简单的3D扫描系统。采用投影仪投射光栅,利用照相机采集图像,输入到计算机中进行处理,采用所提出的三维信息重构算法重建目标物体的三维轮廓。该三维信息重构算法使用格雷码编码的结构光完成信息处理,构建的3D扫描系统工作原理简单,易于实现。实验结果表明,该系统能够快速有效地重建目标物体的三维轮廓,在扫描速度、分辨率以及重建精度与速度等技术指标上优势明显,有利于在机器人视觉和虚拟现实等领域中推广与应用。     

利用结构光进行水下测量的新方法

文章提出了一种利用结构光进行水下测量的新方法,利用结构光进行水下测量需要完成三部分工作,第一部分是进行摄像机内外参数的标定,第二部分是利用共面靶标,根据交比不变原理进行结构光参数的标定,第三部分是利用摄像机成像模型,根据第二部分标定出的结构光参数,将结构光的图像二维信息转化为水下目标物体的三维信息。本文在第二部分以及第三部分均做了创新,一是利用投影仪垂直投射多条相交于一点的结构光于玻璃平面;二是建立新的水下测量模型,通过延长水下光线交光轴于一点,形成新的光心,将摄像机的非线性模型转化为线性模型。     

基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统

以实现物体三维成像为目的,设计用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统。激光传感器采集物体光条图像,将光条图像传到上位机,使用旋转扫描测量模型获取物体光束的三维空间坐标数据,使用OpenGL开发图形库构建物体三维云图,将光条图像按照3D轮廓扫描顺序获取物体红、绿、蓝分量,将这些分量与物体3D空间坐标数据整合后,完成物体三维云图着色。实验结果表明：该系统具备较丰富的伺服控制功能,且标定物体光平面坐标误差仅为0.005 mm;物体三维成像逼真度较高,与实物颜色较为接近,三维成像效果优秀。     

基于暗原色先验模型的水下彩色图像增强算法

针对在水下环境中,光的散射和衰减导致水下光学成像质量严重下降,图像对比度低、颜色失真的问题,提出了一种暗原色先验和基于通道直方图量化的颜色校正算法相结合的图像增强新方法。对于待增强的水下彩色图像,首先建立水下光学图像成像模型,并利用优化与改进的暗原色先验算法对图像进行去模糊,然后通过分析R、G、B三通道的累积直方图,对去模糊后的彩色图像各通道灰度值进行量化,实现图像的颜色校正。实验结果表明,提出的方法可以有效地消除了由于光的散射造成图像的模糊,有效提高了水下图像的视觉效果,恢复水下图像的颜色平衡。     

三维激光彩色扫描仪中获取物体表面颜色展开图的方法

文中根据三维激光彩色扫描仪的特点，提出了在基于结构光原理的三维彩色扫描装置中，从彩色图像序列中获得物体表面颜色展开图的方法，实验结果是令人满意的。     

基于格雷编码的彩色结构光快速三维测量技术

提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。     

无人机载激光线扫描浅滩三维成像研究

设计了一种基于三角法线扫描的无人机载激光雷达三维成像系统。系统以520 nm线激光为光源照射目标,利用无人机扫描获取目标的三维数据。文章设计了无人机载激光线扫描系统的硬件系统,构建了线激光水下折射三维坐标解算模型,提出了水上、水面与水下激光条纹提取的图像处理方法,并利用研制的雷达系统进行了近海浅水区域无人机扫描实验。实验结果表明,系统利用IMU及GPS能够有效提升三维图像的准确性,快速获取目标区域水上及水下目标的三维数据,平均距离分辨率达到3 cm,具有速度快、精度高、成本低的优势,在近岸浅海区域的大范围高速三维成像领域具有广阔的应用前景。     

三维物体表面的小波平滑方法

用结构光方法获取物体表面的三维信息,由于其计算简单,易于实现,在计算机视觉领域获得了广泛的应用。然而由于物体表面反射特性的不均匀性、转台的机械扰动以及初始量化误差,实际得到的物体表面将存在一些形变,影响物体表面特性的计算,文中介绍用结构光获取的三维物体表面的小波平滑方法。首次,将物体表面轮廓线（激光扫描线和截面线）以弧长为参数沿Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向分解,并分别用小波进行平滑处理,然后再将这些平滑后的     

基于LCTF的水下光谱成像系统研制

水下光谱成像技术在水下目标物识别、海洋生态监测等领域有着重要作用。基于实际工程使用环境设计了基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的水下光谱成像系统。该系统通过采用LCTF作为滤光结构以获得水下目标物的光谱信息。水下光谱成像系统在宽光谱LED光源的照明下,进行水池实验获得了目标物在波长400~700 nm之间的31个通道光谱图像。对水下具有相似颜色的不同物体的光谱信息进行了讨论和分析,结果表明:该系统有助于水下目标物识别和分类。在海试中对珊瑚进行了原位观测,成功获取了珊瑚礁的水下光谱图像。该系统有望应用于海洋遥感、海洋生态环境监测等领域。     

水下超视距三角形距离能量相关三维成像(特邀)

水下超视距三角形距离能量相关三维成像是一种新型的快速非扫描三维成像技术,可填补水下摄像机（空间分辨率高但作用距离近、无三维信息）与水下声呐（作用距离远但空间分辨率低）间的技术空白。介绍了水下距离能量相关三维成像国内外研究进展,并重点介绍中国科学院半导体研究所在水下成像方面开展的三角形距离能量相关三维成像的研究工作,提出了一种融合多脉冲延时积分的三角形距离能量相关三维成像,梳理了多脉冲延时积分景深调节技术下的典型时域工作参数,研制的水下激光选通三维成像系统绿瞳、凤眼和龙睛可实现探测距离大于4.8 AL的超视距百万像素三维成像,已用于渔网等微小目标探测、海洋生物原位探测、水下光学详查等应用中。     

基于全变分和颜色平衡的水下图像复原

针对水下图像存在的雾化、模糊和颜色失真问题，提出一种基于全变分和颜色平衡的水下图像复原方法。以完整水下光学成像模型为基础，分别结合四叉树细分法与光在水中传播特性估计背景光，利用水下中值暗通道先验估计透射率，并采用共轭梯度和迭代最小二乘法估计模糊核。为提高计算效率，引入交替方向乘子法对变分能量方程进行逆求解得到去雾、去模糊的图像。在此基础上，在YCbCr空间采用颜色平衡算法对颜色通道进行补偿以校正色彩失真。与6种流行的水下图像增强和复原方法进行比较，实验结果表明，所提方法可以有效地去除雾化和模糊、校正色偏、恢复出清晰、色彩真实的水下图像。     

基于颜色失真去除与暗通道先验的水下图像复原

水下图像成像过程与雾天图像虽然类似,但因水对光的选择性吸收和光的散射作用,水下图像存在颜色衰减并呈现蓝(绿)色基调,传统的去雾方法用于水下图像复原时效果欠佳。针对这类方法出现的缺点,该文根据先去除颜色失真后去除背景散射的思路,提出一种新的水下图像复原方法。结合光在水中的衰减特性,提出适用于水下图像的颜色失真去除方法,并利用散射系数与波长的关系修正各通道透射率;另外,该文改进的背景光估计方法可有效避免人工光源、白色物体、噪声等影响。实验结果证明,该文方法在恢复场景物体原本颜色和去除背景散射方面效果良好。