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.     

复杂曲面上矢量化贴图显示研究

选择双三次Bezier面片逼近复杂曲面．在对曲面三角形网格划分和平面图案矢量化形成参数式曲线的基础上，将复杂曲面上图案映射计算问题转化为点或直线的映射．算法先得到图案空间与对象空问的坐标映射对应关系，利用对象空间与屏幕空间的透视投影原理，确定图案空间与屏幕空间的对应关系．     

彩色编码结构光测量水中物体的三维面形

提出一种利用彩色编码结构光和光线追迹算法测量水中物体三维面形的方法.该方法利用投影仪投出经过彩色编码的颜色条纹来调制物体的三维信息,摄像机拍摄回物体表面的变形条纹图,然后根据光线追迹算法分别追踪摄像机和投影仪的光线来计算物体的三维面形信息,即可恢复出物体的三维面形.用这种方法计算物体的三维面形只需要拍摄一幅图像,因此该方法大大提高了测量速度并降低了系统成本.利用文中方法在3DS MAX软件中进行了模拟实验,并进行了实际测量,实验结果证明了所述方法的正确性和可行性.     

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.     

交互式空间三维距离测量

为将空间三维距离测量的质术应用于三维医学,三维地建模等系统中,采用面向对象的方法,对视屏的三物体,依据屏幕上拾取的坐标位置,经过空间映像的变换,得到三维物体上空间的坐标值,进一步计算得出该物体两点间的空间距离。     

基于李代数表征的三维物体空间姿态检测

利用卷积神经网络学习并预测二维图像中三维物体的姿态信息,提出一种基于李代数的三维物体姿态表征方式。为了仅利用二维图像来准确预测三维姿态信息,采用李群和李代数将三维物体姿态分解为平移和旋转向量,姿态向量表征方式满足神经网络反向传播时要求的可微分条件,提高了训练效率。首先,通过RGBD相机获取三维物体的真实坐标信息,然后利用旋转矩阵和平移矩阵来描述物体的三维坐标,运用李代数将旋转矩阵和平移矩阵转化为对应向量,使用卷积神经网络回归对应的坐标向量来预测三维姿态信息。相比其他同类算法,本方法提升了三维物体姿态预测的准确性,提高了算法的测试速度。     

基于形状不变特征和三维几何参数的工件识别方法

该文提出一种扁平工件识别新方法。首先根据图象平面和工作台平面之间的变换计算出工件轮廓点的近似三维坐标,并根据这些近似三维坐标计算出有关的几何参数,然后利用几何参数和工件物体的形状不变特征,采用分层匹配的方法进行识别。根据文中方法设计并实现了一个由单个摄像机构成的工件识别系统,实验结果表明该方法是可行且有效的。     

不变映射生成三维对称镶嵌图案

从动力系统的角度出发,通过构造群P6和P4不变的映射,利用计算机自动生成具有P6和P4对称的图案,生成的图案在与xy平面平行的截面上对称性分别为p6m和p4m晶体群对称.改进了传统的采用等变映射生成三维镶嵌图案的繁杂方法,用计算机自动生成了漂亮的三维镶嵌图案,为铺砌、雕塑等设计提供了一种新途径.     

基于双目视觉技术的物体深度信息的提取

传统的双目匹配算法得到的数据是左右视图匹配点的二维坐标;但二维坐标将丢失物体的三维深度信息。提出一种利用视差原理在世界坐标系内计算该物点在现实中所对应点的三维坐标的新方法。该方法分为三部分:第一部分为双目相机的标定,包括内参(主点、焦距、径向畸变、不垂直因子)以及两相机之间的外参(旋转矩阵和平移矩阵)。第二部分为特征点的提取与匹配,特征点的提取则是利用SIFT算子提取左右视图的特征点,匹配则是将两视图中的对应点(现实中为同一点)利用SIFT算法进行匹配。第三部分为物体深度信息的计算,利用双目相机的视差原理和已经得出的双目相机的参数进行空间还原得到相应的左右视图投影投射矩阵,结合空间几何线性关系计算出该点在世界坐标系的三维坐标,从而得出其深度信息。     

基于物体几何性质的单幅图像三维重建

基于单幅图像的三维重建,需要的信息少,避免了基于多幅图像三维重建时图像匹配的难点,成为基于图像三维重建研究的一个热点。物体的深度值的计算是单幅图像三维重建的研究难点,针对此难点,利用规则物体的几何性质,对单幅未标定图像进行三维重建。首先利用消失点进行摄像机标定,然后手动获得需要的最少二维点,通过标定矩阵和物体几何性质计算出这些二维点的三维坐标,进而得到物体精确重建需要的所有信息,最后利用OpenGL实现三维重建和纹理映射。实验表明,此方法可恢复出目标物体的精确三维结构,能够满足一般虚拟现实的需要。     

时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用

将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。     

盲环境移动定位(Ⅰ):序列编码图形路标识别算法

针对无卫星导航信号的盲环境中移动目标定位需要,提出一种适合于盲环境移动定位的序列编码图形路标技术方案,包含更多可用信息的序列编码图形路标方案.在测试环境中布设序列编码图形标志牌,建立了实现盲环境中移动目标快速定位定姿的路标模型实时采集包含编码图形路标的图像,利用SIFT(scale invariance feature transform)算法定位编码图形路标,使用Otsu算法进行图像分割和路标边界跟踪,利用快速Hough变换确定编码中心,全自动解译出路标信息,并根据编码库查询得到编码标志牌中心点的三维坐标.实验结果表明,方法可行、算法有效,为盲环境中移动目标的精确定位定姿技术开发奠定了路标基...     

基于MATLAB和ProE的螺旋桨三维建模

为满足螺旋桨设计效率和现代制造的精度要求,提出一种快速生成螺旋桨三维模型的方法.采用MATLAB语言编程,依据螺旋桨二维制图的投影关系和螺旋桨设计参数,在MATLAB中计算出螺旋桨桨叶叶面特征点的空间笛卡尔坐标,利用MATLAB绘制螺旋桨桨叶的三维曲线.最后,将三维螺旋桨叶面特征点的空间坐标导入ProE,生成三维实体螺旋桨.该方法可使繁琐、复杂、重复和容易出错的螺旋桨三维建模过程变得准确易行.     

用三维局切面族逼近法实现逆向精确造型

在某点邻域构造初始三维局切面，以黎曼图表示局切面间的邻接关系，用欧几里德最小生成树实现局切面的法矢一致化，再用步进立方体法进行轮廓追踪，最后用能量函数法优化初始网格。该逆向造型方法除点的三维坐标外无需任何附加信息即可确定离散点蕴涵的拓扑信息，适于精确地反求具有任意拓扑结构的原型体。     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由Levenberg-Marquardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由L evenberg-M ar-quardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

CCD摄像机标定中角点亚像素定位方法

CCD摄像机的标定是实现光学三维轮廓测量技术的必要步骤,其标定精度在很大程度上取决于标定特征点的定位精度.在分析现有棋盘格角点像素级和亚像素级定位方法不足的基础上,提出了一种基于改进SV方法的棋盘格角点亚像素定位方法.首先,采用SV算子对角点进行像素级检测;其次,选取标定图像中以初定位角点坐标为中心的5×5像素区域,对其灰度值进行双线性插值;最后,计算插值图像的灰度质心,再根据插值放大倍数,将质心转换到亚像素坐标,实现了角点亚像素定位.实验结果表明,该方法可以获得亚像素级角点坐标,实现CCD摄像机的高精度标定,标定平均误差为0.108 mm.     

基于体素的医学图像三维表面模型重建

三维表面模型重建是将CT和MRI等医疗影像设备获得的二维图像重建成三维立体表面显示图像的过程·重点研究了其重建算法的具体实现:在建模上采用了基于体素的三维物体体积重建;在显示上提出了基于Ray Casting的三维物体二维直接显示技术·所以,和传统采用三角面拟合的方法相比,具有图像重建过程无需生成中间数据,无需进行3D物体的边界检测等优点,同时该算法并行性好,易于采用硬件方法实现加速·     

盲环境移动定位(Ⅱ):基于单目视觉系统的定位技术

针对盲环境中移动目标的定位需要,提出了一种基于序列编码图形路标和单目机器视觉系统的盲环境移动目标定位算法.内容包括:在序列编码图形路标模型的基础上,建立包含透镜畸变分析的摄像机针孔成像模型,在移动目标上安装经过标定的单目相机,实时采集包含编码图形路标的图像;根据解码得到的编码标志牌中心点的三维坐标,利用POSIT算法解算出相机的位姿参数,实现盲环境下移动目标的精确定位定姿.实验结果和精度分析表明,该研究为盲环境中移动目标快速精确的自主定位提供了一种可行的新方法.