基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量系统研究

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1、硕士学位论文基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量系统研究RESEARCHFORFOOT3DMEASURINGSYSTEMUSINGMULTI-VIEWSTEREOVISIONBASEDONCOLORCODING梁峻槐哈尔滨工业大学2018年1月国内图书分类号：TP391.1学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开工程硕士学位论文基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量系统研究硕士研究生：梁峻槐导师：吴晓军副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TFT391.4U.D.C:681.3AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringRESEARCHFORFOOT3DMEASURINGSYSTEMUSINGMULTI-VIEWSTEREOVISIONBASEDONCOLORCODINGCandidate：LiangJunhuaiSupervisor：Asso

3、ciateProf.WuXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现代社会，人们对鞋子的需求正从基本的功能性，向集功能、美观、舒适、健

4、康为一体的综合性过渡。传统制鞋企业不能很好地满足人们日益增长的需求。利用三维重建技术实现量脚制鞋可以有效缓解上述矛盾。现有的个性化鞋楦系统多基于激光扫描重建，其成本昂贵，在推广上存在瓶颈。在其他常用三维重建技术中，结构光重建技术成熟度高、成本低，但易受环境光影响且视场小，应用范围受限制。多目立体视觉重建虽然技术成熟度中等，但它成本低、采集图像快且视场范围大，满足量脚制鞋系统的要求。因此，采用多目立体视觉进行脚型重建受到了越来越多的关注。本文利用多目立体视觉重建技术，为得到准确的脚型参数，提出了一种基于颜色编码的脚型三

5、维重建方法。它通过实现球体标定获得准确的摄像机参数，结合结构光编码的思想，在袜子上打印具有良好窗口特性的彩色菱形阵列图案，实现密集的特征点匹配，解决了棋盘格标定法应用于多相机时累积误差较大和脚面稳定特征点少难以建立密集模型的问题。本文通过搭建具有均匀光照环境的多相机平台并实现图像的同步采集，保证数据集的质量。在分析成像过程后，本文通过圆检测获得球心坐标，使用结合滤波模板与梯度强度的算法检测球面上标记点的2D坐标，根据成像模型和球体几何约束计算标记点的3D坐标，利用RANSAC的思想实现特征点匹配，获得初始摄像机外参，

6、使用SBA进行非线性优化，从而获得优化的摄像机内外参数。在研究伪随机阵列生成原理后，本文生成蕴含特征点码值的彩色菱形图案，利用检测算法得到特征点坐标，定位解码区域，进行类型识别和颜色识别以实现特征点解码，结合码值约束、极限约束和视差范围约束，匹配密集的特征点。利用标定参数和匹配关系计算特征点3D坐标，点云拼接后使用泊松表面重建，得到脚型三维模型，实现脚型尺寸参数测量。通过拍摄运行中的秒表，验证多相机采集图像的同步性能良好，时间差在10ms以内。使用上述方案重建多组脚型，得到的脚型重建结果完整。测量影响鞋舒适度的脚型特

7、征参数，脚型长度与宽度最大误差在1mm以内，围长及高度最大误差在2mm以内。关键词：脚型重建；球体标定；颜色编码；特征匹配-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInmodernsociety,demandforshoesgraduallytransferfrombasicfunctionalityintoacompoundproperty,suchasbeauty,comfort,healthandbasicfunctionality.Thetraditionalfootwearindustrycann

8、otmeetpeople'sgrowingneeds.Customizationtechniquecaneffectivelycompensatefortheseshortcomings.TheexistingcustomizedshoelastCADsystemismostlybasedonlaserscanningreconstructio