基于相位测量轮廓术的快速获取物体三维形貌和纹理信息研究

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1、分类号密级太原理工大学硕士学位论文英文并列题目研究生姓名：孙士杰学号：2013520603专业：控制工程研究方向：光信息处理导师姓名：翟爱平职称：讲师学位授予单位：太原理工大学论文提交日期2016/04地址：山西·太原太原理工大学声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工

2、大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：○1学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；○2学校可以采用影印、缩印或其它子复制手段复制并保存学位论文；○3学校可允许学位论文被查阅或借阅；○4学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；○5学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：太原理工大学硕士研究生学位论文基于相位测量轮廓术的快速获取物体三维形貌和纹理信息研究摘要近些年来，随着科学技术的进步和工业生产的不断发展，三维测量技术也日渐成熟，已经在工业测量、城乡规划、文物数字化保

3、护、自然灾害调查等诸多领域得到广泛应用。基于光学投影的三维测量技术能够实现非接触、高速度测量，而且具有较高的恢复精度，是目前人们研究的热点之一。目前基于结构光投影的三维测量算法已经有许多种，而相位测量轮廓术作为一种能够实现测量的非接触性、快速性、高精度且对实验过程要求相对简单的测量方法，越来越受到研究人员的关注和研究。但是，大多数研究人员利用相位测量轮廓术只对被测物体的三维形貌进行获取，往往忽略了物体本身所具有的纹理信息，此时，三维物体面型信息是不全面的。因此，本文针对相位测量轮廓术如何快速获取物体三维形貌和纹理信息恢复展开了研究。本文提出了基于相位

4、测量轮廓术的一种快速获取物体三维形貌和纹理信息的新算法。首先，运用计算机相关开发软件编码生成两幅具有一定相移的彩色正弦光栅图；其次，将编码生成的彩色复合光栅投影到被测三维物体表面；最后，用彩色CCD相机等设备拍摄受到物体高度调制后的变形复合光栅图。通过对彩色相机拍摄的图像进行R(red)、G(green)、B(blue)三基色提取，能够解码得到含有物体高度信息和纹理信息的图像。将解码得到的含有物体高度信息的两幅变形图像和一幅背景光图分为一组，利用I太原理工大学硕士研究生学位论文本文提出的改进2+1相移算法获取物体三维信息。同时，对解码得到的背景光进行

5、二次编码就能够得到物体本身具有的纹理信息。此外，本文还对相位测量轮廓术的传统测量算法、纹理映射技术和彩色条纹编码方法做了详细的介绍说明。同时，为了简化实验操作与数据处理的难度，本文在VB(VisualBasic)与MATLAB等开发环境下，用VB语言对实验硬件设备系统所用到的软件进行了二次开发，开发出了一套能够结合硬件系统实现三维信息测量与纹理信息恢复的综合软件系统，用MATLAB语言开发了一整套的条纹生成、条纹编码与解编码、三维重构和纹理映射的数据处理分析程序。软件的开发不但在实验上缩短了图像捕捉时间，而且大大减少了数据处理与分析的复杂度。计算机仿

6、真和实验验证均表明了该方法的有效性和可行性，能够快速、准确的实现物体三维形貌重构与纹理信息恢复，具有较高的实际应用价值。关键词:2+1相移算法，纹理映射技术，相位轮廓术，彩色条纹编码，计算机仿真II太原理工大学硕士研究生学位论文FASTACQUISITIONOF3DSHAPEANDTEXTUREINFORMATIONOFOBJECTSBASEDONPHASEMEASUREMENTABSTRACTInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofindustrialproductionandtheprogresso

7、fscienceandtechnology,3Dmeasurementtechnologyhasbecomemoremature.Inmanyfields,suchasindustrialmeasurement,urbanplanning,digitalpreservationofculturalrelics,naturaldisasterinvestigationobtainedwidelyapplication.The3Dmeasurementtechnologybasedonopticalprojectioncanrealizenon-cont

8、act,highspeedmeasurement,andhashighrecoveryaccuracy.It