视觉测量中基于彩色伪随机编码照明模板的设计

为实现仅用一幅二维图像,在系统参数未知且可变条件下,在真正的三维欧氏空间重构三维场景,其解决的首要关键问题是研究合适的编码结构光照明方法.文章采用伪随机彩色空间编码的可靠模型算法设计该主动视觉系统的多种编码投影模板,探索实现三维场景表面高分辨率伪随机彩色空间编码的特征化新技术,该编码窗口唯一性能唯一辨识待重构场景表面上每一特征点,解决场景重构特征点的匹配瓶颈难题,其不标定三维欧氏重构结果证实该文设计方法具有有效性.     

基于彩色伪随机编码单幅图像的三维欧氏重构

文章针对机器视觉中彩色伪随机序列编码与灵活的预标定三维重构技术,研究了基于单幅编码图像的三维欧氏重构系统集成。先对CCD相机采集的编码图像进行必要的预处理,接着对其进行特征点检测与匹配,结合预先标定的LCD投影仪参数,利用层次化的三维欧氏重构理论,即可根据单幅图像恢复该三维场景的三维坐标数据,重构三维场景的三维形貌。     

空间编码消畸变投影系统的研究

文章介绍了一种应用光学投影放大原理的光学投影系统,使用此系统可以把彩色编码图投射到被测物体的表面,用于三维物体的测量。该系统与传统投影仪成像原理不同,首先用照相机拍摄彩色编码图,然后将底片通过反置相同的照相物镜,投射到被测物体表面;实验结果表明,采用此方法可以很好地消除畸变,满足成像质量的要求。     

单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术

结构光三维测量能够实现物体型面快速精准的重构,系统标定是其基础和关键的一环。针对单摄像机和单投影仪组成的系统结构,依靠具有黑底白色圆点图案的单平面标定块,采用Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。通过双方向解相实现标志点在投影平面上的反向成像,把投影仪作为虚拟摄像机采用同样方法进行标定。解相时采用基于伪随机彩色条纹序列展开的时空域编码和3步相移法。标定设备简单,操作方便自动化。实验结果证明具有较高的标定精度。     

单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术

结构光三维测量能够实现物体型面快速精准的重构,系统标定是其基础和关键的一环。针对单摄像机和单投影仪组成的系统结构,依靠具有黑底白色圆点图案的单平面标定块,采用Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。通过双方向解相实现标志点在投影平面上的反向成像,把投影仪作为虚拟摄像机采用同样方法进行标定。解相时采用基于伪随机彩色条纹序列展开的时空域编码和3步相移法。标定设备简单,操作方便自动化。实验结果证明具有较高的标定精度。     

基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法

提出了一种新的基于结构光的彩色条纹编码方法完成彩色投影图案的设计.将投影投射到待测量物体表面后,需要对获得的图像进行颜色区分来获得代码信息.基于阈值和HSI空间分色算法,研究了彩色编码中8种颜色的有效区分方法.得到投影图像中条纹的代码信息后,利用摄像机和投影仪的参数计算物体的三维信息.研究了摄像机和投影仪标定以及物体三维信息的计算方法,进而研究了基于样条插值的物体表面三维重建方法.利用提出的方法对石膏模型和人手表面进行三维测量与重建.实验结果表明,所提出的三维重建方法具有较高的重建精度和良好的实时性品质指标.     

彩色伪随机编码闪光投影仪及其像质分析

设计了一种能够广泛应用于标定和不标定主动机器视觉中的彩色伪随机编码阵列闪光照明投影仪。该投影仪具有无畸变、简单小巧及耗能低等特点。重点研究了投影仪的原理和结构以及投影图案编码方式,采用以彩色反转片作为编码板的一种无畸变投影方法。对影响成像质量的因素进行分析,确定了编码图案的最大单元数目与物距、景深和视场等参数之间的关系。实验结果验证了方案的正确性和可行性。     

基于数字投影仪的三维轮廓检测系统

通过对DLP(digital lighting process)数字光处理器投影仪的原理分析,建立了基于透视变换的投影仪原理模型.模型中建立了投影点与空间投影直线的关系,得到光栅平面在空间中的表达式,在此基础上设计编码光栅对空间进行划分.由于编码光栅是一系列的矩形光栅,所以通过编码光栅不同的排列组合对空间进行编码划分,确定空间中每一个光栅面的次序.再由测量系统的空间几何结构关系,得到被测物体表面点的三维坐标,实现了基于数字投影仪的物体表面三维信息测量.实验证明,利用数字光处理器投影仪可以方便地实现编码模式,基于本方法的三维轮廓检测系统结构简单,适合于各种高度变化的物体,可以快速、方便地进行三维信息重构.     

基于投影的三维打印模型纹理着色

针对三维打印模型着色的设备复杂、昂贵和着色算法难以实现的问题,本文实现了一种设备简易、易于实现的着色方法.该方法首先使用结构光对场景做编码,同时摄像机拍摄编码后的场景图.然后在场景图的三维模型上至少选取4个二维特征点,通过对结构光解码求取投影仪投射的结构光模板图对应的二维特征点集,并在三维模型上选择对应的三维特征点集.通过点集之间的对应关系,该方法可以正确的投射纹理到三维模型上.实验证明,该文提出的纹理着色方法可以有效地、正确地将纹理动态投射到三维打印物体上.     

新型液晶编码光栅立体视觉传感器

物体形面视觉测量中，为了获取更多且准确的图像对应信息，特别是立体像对的匹配信息，需要通过视觉传感器对测量图像进行调制．该文介绍了研究设计的新型液晶编码光栅形面测量视觉传感器，采用东福EDMl288液晶模块和光学投影照明系统，并且通过计算机通讯控制液晶编码，无机械运动，测量速度快，可得到大量三维测量点信息．实验验证，这种传感器可靠性高，可操作性强，且具有较高测量精度，三维测量点拟合平面的平均误差为0．103mm，可以实现物体的形面测量．     

利用空间正交约束的相机自标定和三维重建

提出了一种用2幅未标定的图像进行三维重构的算法.利用空间 3 组垂直方向的正交结构与其在图像平面上消失点的对应关系,线性计算出相机的内参数,再利用3组匹配线段计算相机在2个视角的运动参数,最后根据得到的相机参数采用三角测量法计算空间点的三维坐标值.该算法与利用三正交运动的主动标定法相比,把相机的正交运动约束转换成空间正交结构约束,使用简单,适应性强,可直接利用参数未知的手持数码相机拍摄图像进行三维重建.对真实的建筑场景图像进行三维重建实验,重建后的三维模型在新视点生成的图像与所观察的场景一致,重构的2个平面夹角与实际值的测量误差在1 5%~2 6%之内.     

航海模拟器中星空视景的建模与仿真

为了完善航海模拟器视景库,提高三维视景的逼真度,在视景系统中添加对星空天体运动的仿真.采用FK5星表数据进行数学建模,以航海模拟器中实时获取的系统时间和观测经纬度为参数,计算天体在第二赤道坐标系中的位置;根据球面天文学的知识,进行坐标转换,获得天体相对于观测者所在空间直角坐标系中的坐标;由太阳和月球间的相对位置决定月相,利用得到的计算结果进行星空视景的绘制,并将程序集成到航海模拟器视景系统中,实现场景漫游.仿真结果表明,该方法实现的星空视景符合航海模拟器的精度要求和虚拟场景中漫游的实时性要求.     

基于图像逆投影和3D部件混合模型的目标检测*

基于图像/视频检测场景中的目标对象,总要涉及如何应对由成像透视造成的几何和尺度形变,以及运动形式变化等问题,使得在2D图像空间设计算法变得尤为复杂,尤其是针对目标遮挡和粘连问题,一直不能得到很好解决。为此,借助逆投影变换,提出一种在逆投影图中结合多部件混合模型的目标检测方法。首先在3D空间中构建与目标局部表面相贴合的逆投影面或阵列;然后,通过逆投影变换重构目标局部表面的特征数据,得到相应的逆投影图;接下来,提取部件样本在逆投影图中的HOG特征构建特征字典;并通过在字典上的稀疏逼近实现局部部件的检测。最后,利用部件检测结果,构建3D模型,并对质心聚类,完成最终的目标识别。实验表明,基于图像逆投影和3D部件混合模型检测图像/视频中的目标,不仅可以降低算法的复杂度,还可以从本质上有效解决目标遮挡和粘连,使检测精度和速度都远超于在2D图像空间设计的算法。     

基于点云数据的建筑物快速三维重建方法

为实现建筑物的快速可视化三维重建,对用地面激光扫描仪获取的建筑物点云数据进行可视化处理,提出了一种拟合平面投影线的快速建模方法,并以Geomagic Studio软件为平台进行了实验。结果表明该方法能提高模型三维重建速度,所建模型很好地再现了原始场景,建模效果好,方法可行。     

门式起重机司机培训的Java3D建模与控制

介绍门式起重机司机培训系统的组成。重点描述一般的JaVa3D程序的编程框架，给出实现门式起重机三维演示的核心代码。按照几何方法建立虚拟门吊场景，实现了虚拟门式起重机司机培训原型系统的主要功能，并给出了该系统实现的环境和运行界面？     

光栅投影三维成像系统中的摄像机修正与匹配

根据透镜成像理论,建立了光栅投影三维成像系统中摄像的成像模型,推导出了物体与成像之间的关系．提出了一种不用分离参数就可求出摄像机机内外参数的新方法．它降低了求解非线性方程的难度,使系统的运行速度显著提高,降低了左右摄像机的差异,提高了三维成像的质量．实验证明,此方法简便易行、稳定性好、精度较高、可操作性强．     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.