编码光三维测量系统标定与拼接技术研究

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基于编码光的三维测量是现代计算机视觉领域的一个重要分支,在诸多领域中都有较为广泛的应用,这促使编码光技术得到了快速的发展,进而提高测量精度便是该领域不断追求的目标。本课题“编码光三维测量系统标定与拼接技术研究”从系统标定与系统拼接两方面为落力点,针对现有技术存在的不足分别提出改进的算法方案,以期达到提高编码光三维测量系统精度的预期。针对系统标定方法中存在因受投射图案抗干扰性低影响标定精度的现象,提出采用纵横相移编码光与平面模板相结合的标定方法。首先确定系统标定部分中的摄像机标定方法为具有高标定精度的基于平面模板的张正友摄像机标定法,并将其标定模板同时作为投影仪标定模板结合纵横相移编码光对投影仪进行标定;然后建立系统标定模型,依次对摄像机标定算法与投影仪标定算法进行实验。验证实验结果表明,标定后各标定参数值与标准值的最大相对误差为0.03%,验证了投影仪标定方法的正确性。针对系统拼接方法中存在因待测物信息遮挡与外来误差叠加的现象,提出采用基于六面体模板靶标的系统拼接法。首先对拼接原理的数学模型进行严格推导得出拼接算法;然后设计彩色六面体模板靶标,再后针对靶标面的识别存在的颜色失真提出颜色校正方法;针对靶标标志点识别提出采用Harris识别算法;最后对该系统拼接法进行仿真实验。仿真结果表明:颜色校正后的误差仅为校正前的百分之一,且标志角点的识别度满足标定实验需要,验证了该系统拼接方法的可行性。对本文三维测量系统中的标定与拼接算法及相关理论进行了实验验证。首先从硬件实验平台的搭建,软件的模块处理两个部分构建编码光三维测量系统;然后本文三维测量系统中的标定与拼接算法及相关理论进行了实验验证。编码光三维测量系统标定的平面测量实验误差值小于2.98mm,该结果验证了本文所提出的标定方法具有高标定精度;编码光三维测量系统拼接最后对镂刻石膏花瓶进行曲面测量实验,定性的分析了实验效果,定量的分析了实验数据,并通过准确度对比实验得到重合度误差降低了0.033mm进而提高编码光三维测量精度的结论。
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