基于双目单视面和结构光的三维复原精度研究

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1、硕士学位论文基于双目单视面和结构光的三维复原精度研究作者姓名黄治凡学科专业光学指导教师徐晓副教授所在学院物理与光电学院论文提交期2018年4月ResearchontheaccuracyofstructurallightrestorationbasedonhoropterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangZhifanSupervisor：Prof.XuXiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China摘要视觉测量技术是一种非接触测量技术，具有测量速度快、系统柔性

2、好、测量精度较高的优点。随着计算机技术的不断发展，三维测量技术在工业生产和日常生活中的应用也越来越广泛，对其精度要求也日益苛刻。其中，基于结构光的主动视觉测量技术因其抗干扰能力强、精度较高的优点而受到越来越多的重视。本文研究改进了一种基于双目单视面和结构光的三维重建方法，能够高效准确地复原物体的三维形貌。而此系统的搭建、双目相机的摆放角度、待测物体的位姿等，对三维复原的精度也有较大的影响。本文针对影响该方法所复原的三维信息的精度展开研究。论文的主要研究内容包括：（1）研究了基于双目单视面和结构光的测量原理，并建立其数学模型，详细分析了系统的标定和重建模型。（2）提出了影响该三维重建方法的所

3、复原的三维信息的因素，包括由双目相机分辨率及偏转角度所带来的角度分辨率因素、由立体匹配所带来的匹配误差因素、由物体与双目相机距离不同所带来的特征点大小变化因素、由结构光高斯光束特性所造成的结构光投影大小变化因素、由待测物倾斜角度造成在双目相机投影不相似的因素、由待测物表面材料不同所带来的反射率不一致因素。（3）建立了评价上述因素对该三维重建方法所复原的三维信息的分析模型，通过分析待测物处于空间不同位置、倾斜不同角度、表面材料不同和双目相机凝视点不同对三维复原精度的影响，验证了分析的正确性。（4）在上述研究成果上，搭建系统测量平台，进行仿真实验与实际测量实验，并分析测量精度。最后给出适用于工

4、程应用的结论。关键词：机器视觉；双目视觉；双目单视面；结构光；测量精度IAbstractVisioninspectionisanon-contactmeasurementtechnique,whichisstrengthfulforitsflexibilityandaccuracyofmeasurement.Alongwiththeconstantdevelopmentofcomputertechnology,3Dmeasurementtechniquehasbeenappliedinindustrialmanufactureanddailylivesextensively,withthe

5、harshdemandforitsaccuracy.Therefore,theactivevisionmeasurementtechnologybasedonstructuredlightobtainsincreasingattentionforitsstronganti-interference,highdegreeofaccuracy.Thisstudyimprovesthemethodof3Dreconstructionbasedonhoropterandstructuredlight,whichisabletoreconstructthe3Dobjectappearanceeffe

6、ctively.Theconstructionofthesystem,theangletoplacebinocularcamera,thepositionofthetestingobject,havegreatimpactontheaccuracyof3Dreconstruction.Thestudyrevolvesaroundthemethod,concerningtheaccuracyofreconstruction3Dinformationwiththefollowingcontent.(1)Analyzethemeasurementtheorybasedonhoropterands

7、tructuredlight,constructingmathematicalmodel,systemqualificationandalsoreconstructingmodels(2)Proposethefactorsof3Dinformationrecoveredbythe3Dreconstructionmethod,includingtheangleresolutionfactorsbroughtbybinocu