【视觉-三维视觉技术-理论篇】三维视觉技术----双目立体视觉，结构光等-战略总结0

122格雷码结构光3D视觉技术及其仿真 

122格雷码结构光3D视觉技术及其仿真

作者冀然

摘要

结构光三维测量技术是解决非接触三维测量问题的一个有效途径，它弥补了传统机器视觉以二维强度图像恢复三维景物的过程中损失了深度信息的缺陷，可实现对三维景物的完整描述。
本文采用3dsmax和Matlab软件对灰度格雷码结构光三维测量系统进行计算机仿真研究。系统采用按时间编码方式，用投射器向被测景物按次序投射一组灰度格雷码图案，并由摄像机从一定角度摄取其强度图像；通过图像解码获得系统可测空间内每一点的扫描角，应用系统数学模型计算被测景物表面点的三维数据；测量数据经过处理，通过系统软件对被测景物表面进行重构，恢复景物表面。...

收起出版源哈尔滨理工大学
, 2006

 基于格雷码和线移编码的结构光系统标定https://wenku.baidu.com/view/0d525130dd3383c4bb4cd2ca.html

RGB颜色格雷码结构光三维测量技术研究

关丛荣  于晓洋  吴海滨  于嵩  尹丽萍  
【摘要】：提出一种基于RGB颜色格雷码的结构光编码方法。该方法是将红、蓝条纹按二进制格雷码编码方式进行编排,并在红、蓝条纹之间用一个像素的绿条纹作为分界。由于投射光强相同,基于CCD的摄像机拍得的条纹图像中绿条纹向红、蓝区域扩散程度等同,提取绿条纹的中心即可获得条纹的准确定位,再依据三角法原理实现三维物体测量。文中具体介绍了该方法的编码、解码原理,分析了基于HSI空间的彩色图像分割方法,给出了基于3dsMAX和MATLAB环境下的重构仿真实验结果。

【作者单位】：
哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学 
【关键词】：
颜色编码 格雷码 彩色分割 结构光 仿真 

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YQXB200704015.htm

 

条纹分隔颜色格雷码结构光三维测量技术研究

关丛荣  
【摘要】： 非接触三维测量技术以其效率高、自动化程度高、造价较低等优点,被广泛地应用于工业生产和现实生活中。结构光方法是具有较高实用性和发展潜力的三维非接触测量技术。编码结构光法以其高效、高速和勿需扫描而成为结构光三维测量技术的发展方向。彩色编码较之灰度编码效率更高,相对于空间和直接彩色编码方法,时间彩色编码方法具有较高的准确度和采样密度而成为彩色编码结构光发展方向。提高准确度是测量领域的永恒追求,提高采样密度则是三维视觉测量中极具挑战性的任务。为此,本文以提高时间编码结构光三维测量的准确度和采样密度为目的,研究条纹分隔颜色格雷码结构光三维非接触测量原理及其关键技术。
为提高编码结构光的准确度,本文从分析传统格雷码条纹中心解码原理误差出发,提出颜色边缘格雷码解码方法。该方法以彩色条纹边缘作为采样点,从原理上消除了条纹中心解码带来的0.5个最低位固有量化误差;边缘解码与其高位图像中红蓝条纹内部而非边缘相对应,大大降低了格雷码码值被误判的几率、提高解码可靠性;彩色条纹较之灰度条纹还能减少条纹扩散影响产生的边缘检测误差。 为提高编码结构光的采样密度,基于颜色边缘格雷码在每相邻彩色条纹处嵌入其它颜色的宽度固定条纹,将宽度固定条纹的边缘和中心作为采样点,达到不增加投射幅数的前提下提高采样密度的目的。
采用条纹分隔颜色格雷码编码方法进行三维测量时,作为采样点的彩色条纹边缘和中心的准确检测是保证系统测量精度的关键。针对编码条纹特点,基于行扫描技术,提出基于彩色分量交点亚像素检测条纹边缘算法,以及彩色分量重心法亚像素检测条纹中心算法,并用相关仿真实验初步验证了方法的可行性和准确性。 因受系统硬件设备、环境光强度、拍摄角度及空间物体几何形状等因素影响,彩色条纹图像会产生颜色失真影响条纹检测精度,需要进行颜色校正。为此,本文基于自然光环境下对投影仪和摄像机进行颜色标定,用获得的硬件颜色标定矩阵校正所拍摄的彩色条纹图像,以消除图像各彩色分量之间的影响。基于归一化彩色模型l1l2l3空间实现彩色条纹图像归一化,以消除环境光强度、拍摄角度及空间物体几何形状等因素影响,从而提高彩色条纹边缘和中心亚像素的检测精度。
采用3dmax软件仿真投影仪、摄像机、被测物和被测环境,所获得的仿真编码图像利用Matlab软件根据给出的系统数学模型重构被测物表面。针对不同仿真三维物面进行了颜色格雷码中心编解码和条纹分隔颜色格雷码编解码方法的对比实验。 基于条纹分隔颜色格雷码编码方法组建实验装置,进行系统参数设计,采用线性标定法标定实验装置参数,并对系统不确定度进行了分析,针对典型表面和复杂表面进行三维测量实验。实验结果表明:在系统量程范围内,最大测量误差小于2mm,相对误差小于0.2%;重构的复杂表面与被测表面形状相符,能够较平滑细致地反映被测表面形貌。
本文的研究为结构光提供了新的原理和技术,实现了高准确度密集采样三维测量,对提高结构光三维测量技术水平和拓展其应用领域有重要意义。

【关键词】：编码结构光 颜色格雷码 边缘检测 亚像素 三维测量 
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP391.41

 · 摘要6-8

· Abstract8-16

· 第1章 绪论16-31

· 1.1 研究背景及意义16

· 1.2 三维测量技术研究方法16-20

· 1.3 彩色编码结构光研究现状20-29

· 1.3.1 国外彩色编码结构光研究现状20-27

· 1.3.2 国内彩色编码结构光研究现状27-29

· 1.4 课题来源及研究内容29-31

· 第2章 系统组成与编解码原理31-40

· 2.1 引言31

· 2.2 系统组成及数学模型31-33

· 2.3 系统编解码原理33-39

· 2.3.1 编码颜色选取34

· 2.3.2 颜色边缘格雷码编解码原理34-37

· 2.3.3 条纹分隔颜色格雷码编解码原理37-39

· 2.4 本章小结39-40

· 第3章 彩色条纹边缘和条纹中心亚像素检测40-57

· 3.1 引言40

· 3.2 彩色模型40-42

· 3.3 彩色条纹边缘亚像素检测42-52

· 3.3.1 彩色边缘检测42-47

· 3.3.2 彩色分量交点法边缘检测原理47-50

· 3.3.3 边缘检测仿真实验50-52

· 3.4 彩色条纹中心亚像素检测52-56

· 3.4.1 条纹中心检测52-53

· 3.4.2 彩色分量重心法检测原理53-55

· 3.4.3 中心检测仿真实验55-56

· 3.5 本章小结56-57

· 第4章 彩色条纹图像的颜色校正57-71

· 4.1 引言57

· 4.2 硬件设备的颜色标定57-60

· 4.2.1 投影仪颜色失真原因58

· 4.2.2 摄像机颜色失真原因58-59

· 4.2.3 基于结构光光照模型的颜色标定59-60

· 4.3 彩色条纹图像归一化60-65

· 4.3.1 二分光反射模型61-64

· 4.3.2 归一化彩色模型l_1l_2l_364

· 4.3.3 图像归一化实验64-65

· 4.4 归一化条纹边缘与中心亚像素检测算法及其实验结果65-70

· 4.5 本章小结70-71

· 第5章 三维测量仿真系统设计及实验71-88

· 5.1 引言71

· 5.2 仿真系统设计71-74

· 5.3 颜色格雷码结构光三维测量仿真实验74-77

· 5.4 边缘采样三维测量仿真实验77-81

· 5.5 中心采样三维测量仿真实验81-84

· 5.6 全采样三维测量仿真实验84-87

· 5.7 本章小结87-88

· 第6章 实验装置及三维测量实验88-103

· 6.1 引言88

· 6.2 实验装置组建88-90

· 6.3 装置标定90-93

· 6.3.1 标定数学模型90-91

· 6.3.2 摄像机标定91-92

· 6.3.3 基于正交颜色边缘格雷码投影仪标定92-93

· 6.4 测量不确定度分析93-98

· 6.5 装置测量实验98-102

· 6.5.1 平面测量实验98-100

· 6.5.2 不规则物面测量实验100-102

· 6.6 本章小结102-103

· 结论103-105

· 参考文献105-117