实时彩色三维建模技术研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目实时彩色三维建模技术研究学科专业信号与信息处理学号201221240602作者姓名刘欢指导教师于鸿洋副教授分类号密级注1UDC学位论文实时彩色三维建模技术研究（题名和副题名）刘欢（作者姓名）指导教师于鸿洋副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2015.04.07论文答辩日期2015.06.01学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月27日答辩委员会

2、主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONREAL-TIMECOLORTHREE-DIMENSIONALMODELINGTECHNOLOGYAThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingAuthor:LiuHuanAdvisor:AssociateProf.YuHongyangSchool:ResearchInstituteElectronicScienceandTechnologyofUES

3、TC独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得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作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印

4、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要三维重建技术是计算机视觉领域的研究热点，其目标是重建出真实物体的三维数字模型，可用于立体测量、逆向工程、虚拟现实和文物保护等方面，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。而基于光学原理、结合图像处理进行三维重建的方法，具有无需接触物体、设备廉价、重建速度快且精度较高等特点，是目前的热门研究方向。本文研究基于结构光的三维重建技术方法，主要包括以下内容：1、基于相机的成像模型，研究一种基于辅助相机的系统标定方法。设计了一个由不同颜色棋盘格表面构成的立方体标定物，使之与重

5、建所用的手持设备相固定，然后利用辅助相机对立方体标定物进行成像，识别图像上的棋盘格角点，从而实现对立方体标定物的定位。然后推导了立方体标定物位置和重建所得点云位置之间的关系，得出标定物位置的改变可直接用于点云配准的结论，从而消除了后期进行点云配准所带来的误差和大量计算。2、在Harris角点识别算法的基础上，研究一种针对棋盘格的角点筛选和坐标优化算法。首先研究了Harris角点检测算法的原理，然后结合棋盘格角点的特点，研究一种基于游程编码思想的角点筛选算法，可有效过滤出具有棋盘格特征的角点，接着基于对称差异特性，研究角点坐标的优化算法，在角点附近选择局部窗口，求取窗口内两组对称区

6、域的像素灰度差之和，然后根据各窗口的值得到最优的角点坐标。实验结果表明该算法符合预期目标，能使求得的角点坐标更加准确。3、在基于结构光的三维重建方法基础上，研究一种基于DeBruijin序列编码的结构光模式。该模式结构光是一种二值条纹结构光，使用DeBruijin序列对条纹进行编码，结构简单，易于解码。然后研究了在所采用的二值条纹结构光的条件下，进行像点颜色的同步提取方法，复用用于空间坐标重建的相机图像，以减少操作步骤，提升纹理重建速度，并综合了左右相机图像，以减少环境光和左右相机成像差异的影响。4、设计实现了一个完整的结构光三维重建软硬件系统。系统选用的是廉价的消费级设备，包括

7、多个相机和投影仪等，操作简单，软件界面友好。实验结果表明，该系统能快速地重建出物体的彩色三维模型。关键词：三维重建，结构光，系统标定，角点识别IABSTRACTABSTRACT3D(Three-Dimensional)reconstructiontechnologyisthehottopicinthefieldofcomputervisionresearch,it'smaingoalistoreconstructthe3Ddigitalmodeloftargetobject,th