逆向工程中三维几何形状检测及其重构系统研究

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1、东南大学硕士学位论文摘要摘要三维几何形状检测及其重构技术是计算机图像处理技术的～个分支，是计算机视觉和计算机图像图形处理相结合的一个研究方向，它在生产自动化、机器人视觉、CAD、虚拟现实和医学映像诊断等领域都有着广泛的应用前景。但是，如何快速而准确地获取被测物体表面的三维几何形状信息，并根据这些信息对被测物体形状进行三维恢复，是困扰着众多从事这方面研究工作人员的一项重要技术难题。本文研究探讨了一种非接触性的快速获取三维物体几何形状的检测方法一一投影光栅法。投影光栅法是一类主动式全场三角测量技术，它采用普通白光将矩形光栅

2、投影于被测物体表面上，由于物体外形凹凸等几何形状变化而在物体表面产生畸变条纹，这些畸变条纹就包含了物体表面形状的三维信息，由CCD摄像头摄取这些畸变条纹信息，对这些图像先期进行图像滤波、闽值选取及二值化、图像边缘检测和图像条纹细化等一系列处理，然后再根据相应的数学模型和图像处理算法对图像中的畸变条纹进行分析，得到被测物体表面的三维外形数据信息。在此基础上，本文还就测量及三维重构的精度问题进行了有益的探讨，本文通过对一标准平面和空间两个平行平面进行三维恢复，运用最小二乘法来拟合其平面的空间坐标方程，对平面点云的平面度及空

3、间平行平面点云的平行度的和平面间距离进行了分析，从而检验其与被测物体的吻合程度。在本文的最后讨论分析了这种方法的优缺点和课题进一步的理论研究方向。关键词：三维几何形状检测；三维重构；投影光栅；畸变条纹；边缘检测；最小二乘法东南大学硕士学位论文Abstract————————————————————————-______^—____●___H__●___——，———————————_，————————————_————————————_——————————_—_———__一Abstract3Dshapemeasureme

4、ntandgraphicsmodelreconstructionisabranchofcomputerimageprocessingandaresearchdirectionwhichintegratesmachinevisionandcomputerimageandgraphprocessing．IthasawideandurgingapplicationinthefieldsofAutomationProcess，MachineVision，CAD．VirtualReality(VR)，MedicineandSOo

5、n．However,itisanimportantbutdifficultproblemtodeviceatechnologywhichCanbeusedtomeasure3dsurfaceofanobjectnicelyandrapidlyandcanrecover3Dshapebytheseinformation．ThispaperpresentsamethodnamedGratingProjectionwhichcapturesthesurfacetopographyofathree—dimensionalobj

6、ectwithoutanycontactItisaglobaltrianglemeasurementtechnologyThedeformedgratingpatternappearswhenthestandardgratingpattemisprojectedontothespecimenandobservedfromapointofftheopticalaxisofprojection，whichincludesinformationaboutthesurfacetopographyofthree-dimensio

7、nalobject．ThedeformedgratingpatteminputintoacomputerbyCCDcameraisprocessedbyaseriesofprocedure：Imagefiltering，Thresholding，EdgeDetectionandThiningandthenisanalyzedtogivethethree-dimensioncoordinationofthesuperficialofthemeasuredobject．Onthebasisofaboveanalysis，t

8、hispaperdiscussestheprecisionof3DReconstruction．Itrecoversthe3Dshapesofastandardplaneandtwospaceplanesandgetsthespaceequationsoftheseplanes．Thenitteststheerrorbyanaly