彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究

彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究

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1、分類號:密級:UDC:編號:工學碩士學位論文彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究碩士研究生:高樂指導教師:陸軍教授學位級別:工學碩士學科、專業(yè):控制理論與控制工程所在單位:自動化學院論文提交日期:2013年1月10日論文答辯日期:2013年3月09日學位授予單位:哈爾濱工程大學ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheVisionMeasurementResearchofColorStructuredLightCodingCandidate:GaoLeSupe

2、rvisor:Prof.LuJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandEngineeringDateofSubmission:Jan.102013DateofOralExamination:Mar.092013University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:本論文的所有工作,是在導師的指導下,由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻的引用已

3、在文中指出,并與參考文獻相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者(簽字):日期:年月日哈爾濱工程大學學位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學校保護知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定,即研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學。哈爾濱工程大學有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件。本人允許哈爾濱工程大學將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可采用影印、縮印或

4、掃描等復制手段保存和匯編本學位論文,可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學。涉密學位論文待解密后適用本聲明。本論文(□在授予學位后即可□在授予學位12個月后□解密后)由哈爾濱工程大學送交有關(guān)部門進行保存、匯編等。作者(簽字):導師(簽字):日期:年月日年月日彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究摘要結(jié)構(gòu)光視覺測量是計算機視覺的一個分支,已廣泛應(yīng)用于反求工程、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、物體識別等領(lǐng)域,近年來成為研究熱點。結(jié)構(gòu)光測量的原理是將一幅或多幅編碼模式投影到測量場景

5、,用攝像機捕獲場景的投影圖像,然后通過對投影模式與解碼模式對應(yīng)點的匹配,利用三角法得出深度信息,從而獲取三維信息域,結(jié)構(gòu)光視覺測量的一個重要問題是投射模式與捕獲圖像對應(yīng)點的匹配。為了獲得精確的匹配關(guān)系,既要有合理的結(jié)構(gòu)光編碼方案,又要有準確的解碼等后期處理方案。基于彩色編碼原理,將4色2次DeBruijn的色彩信息溶入亮度呈高低強度變化的數(shù)字條紋圖中,構(gòu)成彩色條紋空域編碼的測量傳感圖案,在投射圖案內(nèi)實現(xiàn)高分辨的像素級唯一編碼,構(gòu)建了單投影儀和單攝像機結(jié)合的彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量系統(tǒng)。對捕獲的彩色結(jié)構(gòu)光條紋圖像進行解碼研究

6、,在充分考慮投射模式、投射和捕獲環(huán)境、顏色失真等因素的影響后,確定解碼方案。該方案包括:高低強度條紋分割、條紋中心位置的提取、K均值算法的自適應(yīng)顏色聚類、窗口唯一性的匹配方法。結(jié)合結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)標定參數(shù),計算空間三維點云坐標。簡化RGB空間到Lab空間的轉(zhuǎn)化過程,利用L通道的濾波差分結(jié)果,分割高低強度條紋。本論文的創(chuàng)新點為分別對分割的高低強度條紋進行K均值顏色聚類分析:由于受到環(huán)境光、顏色間相互串擾以及物體表面的吸收和反射等因素的影響,拍攝的條紋顏色值已不在是投射的標準顏色值,但是每種顏色在RGB彩色空間中具有一定的聚類性,利

7、用這種特性,提出了基于經(jīng)典的K均值的顏色聚類算法。根據(jù)K均值聚類原理,每次迭代生成新的原點和方向向量便是新的中心點,幾次迭代后,聚類顏色不發(fā)生變化,完成中心條紋分色。遍歷感興趣區(qū)域的條紋中心,獲得解碼后的序列,利用DeBruijn序列的窗口唯一性,確定各個窗口在投射模式中的位置,進而確定每個匹配點的位置,生成匹配點坐標矩陣,利用三角測量法得到深度信息,重構(gòu)出物體三維曲面模型。所研究的靜態(tài)三維視覺測量系統(tǒng)具有較高的精度與分辨率,可實現(xiàn)復雜曲面的三維測量和重構(gòu),研究成果擴大了彩色結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)的應(yīng)用范圍和實用性。關(guān)鍵詞:彩

8、色結(jié)構(gòu)光;DeBruijn序列;解碼;K均值顏色聚類;視覺測量哈爾濱工程大學碩士學位論文彩色結(jié)構(gòu)光編碼的視覺測量研究ABSTRACTStructuredlightvisionmeasurementisabranchofcomputervision,whichhasbeenappliedwidelyinr

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