基于相位编码结构光的深度获取研究

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1、基于相位编码结构光的深度获取研究作者姓名高山导师姓名、职称石光明教授一级学科信息与通信工程二级学科智能信息处理申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1202121180分类TN82号TN911.73密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于相位编码结构光的深度获取研究作者姓名：高山一级学科：信息与通信工程二级学科：智能信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：石光明教授提交日期：2014年11月AStudyofDepthAcquisitionBasedonPhaseCodingAthesissubmitted

2、toXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByGaoshanSupervisor:Prof.ShiguangmingNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其

3、他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同

4、时本人保证，毕业后结合学位论文研究成果再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要在高度自动化、高度信息化的当今世界，三维信息的应用场景已经越来越广泛，并开始深刻地改变着人们的生活，如无人汽车、体感游戏仪和3D打印机的实现及应用。如今，针对各种场景的深度信息获取技术已成为现阶段的研究重点及难点。本文在对现有深度获取方法进行研究的基础上，提出了两种基于相位编码结构光的深度获取技术。第一种方法中使用了单帧混频相位编码结构光，可用来实现动

5、态场景下的稠密深度获取。且与前人方法不同，该方法利用颜色及强度的变化来对双频相位进行编码，避免了傅里叶频谱分离的问题，使得分频变得更加容易。同时该方法仅采用一幅模板，即实现了基于余数定理的相位快速展开，可应用于动态场景之中。此外，为增加方法鲁棒性，在进行相位展开过程中，该方法充分利用了邻域信息，以克服由余数定理引起的测量敏感性。该方法在使用单幅模版、不增加设备复杂性的情况下，有效地提高了相位展开的速度，实现了适用于动态场景的高精度、高分辨率的深度信息获取。经过实际实验验证，该方法对于表面深度多变物体、复杂物体边缘，本算法均有较强的鲁棒性，且对彩色

6、场景、动态场景也能实现精确深度测量。实验结果表明，相对于Kinect和ToF两种商用深度获取设备来说，该方法有着更高的精度。第二种方法采用了基于相位编码的主被动结合式深度测量。该方法基于经典相移（Phase-Shift）三维轮廓测量法，进行主动结构光投射，解码时，则利用场景自身特征进行被动双目匹配和相移模板进行结构光主动测距，进行主被动联合解码。该方法解决了传统三帧三维轮廓测量法中出现的无法对孤立相位进行正确展开，从而无法正确估计场景深度的问题；同时通过联合利用场景特征及变形的模板特征，增加了深度测量的鲁棒性，降低了相位展开的时间复杂度，大大加速

7、了高精度结构光测距过程。经实验验证，该方法测量精度高，鲁棒性强，对物体颜色信息不敏感，可广泛用于静态及慢速运动场景，如室内建模等。且只要投影及拍摄设备的帧率达到一定要求，该方法也可适应动态场景的需要。关键词：深度获取结构光相位编码双目匹配论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTInthishighlyautomatedandinformation-orientedsociety,the3Dinformationismorewidespreadusedinlotsofareassuchasindri

8、verlesscars,motionsensing,3Dprintingandsoon.Ithasbeguntochangepeople