基于结构光立体视觉的三维测量技术研究

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1、硕士学位论文基于结构光立体视觉的三维测量技术研究RESEARCHOF3DMEASUREMENTTECHNOLOGYBASEDONSTRUCTUREDLIGHTSTEREOVISION单梦园哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TH741.4学校代码：10213国际图书分类号：681.2密级：公开工学硕士学位论文基于结构光立体视觉的三维测量技术研究硕士研究生：单梦园导师：刘国栋教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TH741.4U.D.C:681.2DissertationfortheAcademicMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOF3DMEASUREMENTTECHNOLOGYBASEDONSTRUCTUREDLIGHTSTEREOVISIONCandidate：ShanMengyuanSupervisor：Prof.LiuGuodongAcademicDegreeAppliedfor：AcademicMasterinEngineeringSp

3、eciality：InstrumentScienceandtechnologyAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June，2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着信息数字化的不断发展，各行各业对物体三维信息测量系统的需求也随之增加。结合结构光立体视觉具有非接触，快速，便携灵活，实时性好等优点，针对表面平滑，纹理

4、特征较少的大尺寸物体，本文设计了一套基于结构光立体视觉的三维测量系统，具体工作如下：(1)综合分析了结构光三维测量技术的国内外研究现状，设计了基于结构光立体视觉的三维测量系统总体方案，搭建实验平台，并对系统进行标定，分析误差来源。(2)对不同特征提取算法进行研究，通过实验对比，选取Sojka算法和Harrisbinomal算法作为特征提取算子。在此基础上验证了伪随机编码在特征匹配的优越性，结合伪随机编码特性，相似度量、RANSAC算法设计了一种由粗到精的立体匹配算法，并引入金字塔模型减少匹配搜索范围，提

5、高了匹配效率。通过实验分析，选择NCC作为相似测度。(3)利用特征匹配计算得到的多组局部点云数据，基于KD-tree搜索策略采用ICP算法进行配准融合，得到完整的三维点云模型。由于局部点云重叠区域和噪声点的存在，采用加权降采样法对配准后出现的冗余进行消除，并通过最小二乘算法进行平滑去噪预处理。最后，基于预处理后的平滑点云，提出了一种基于增量生长的点云局部投影三角重构算法，完成三维模型的重构。对两种特征提取算法下标准件的重构结果与Go!Scan3D三维扫描仪测量结果进行精度对比分析。经测定，基于Sojka

6、和Harrisbinomal两种提取算法均能很好地完成物体的三维模型的重构及测量，达到预期目标。其中，本课题实验测量距离约185cm，扫描范围为85.12cm63.23cm。关键词：结构光编码；立体视觉；三维测量；点云重构IAbstractAbstractWiththedevelopmentofdigitalinformation,theneedsofallwalksoflifetothethree-dimensionalmeasurementsystemisincreased.Considering

7、thestructuredlightstereovisionsystemisnon-contact,fast,flexibleandportable,withgoodreal-timeperformanceandotheradvantages,asetof3Dmeasurementsystemisdesignedinthisarticlebasedonstructuredlightstereovisionforthemeasurementoflargeobjectwhichsurfaceissmooth

8、andhaslesstexturefeature,Themainresearchworkisasfllows.(1)Syntheticallyanalyzetheresearchsituationofstructuredlight3Dmeasurementtechnologyathomeandabroad.Designtheresearchprogramofthe3Dmeasurementsystembasedonstructuredlig