基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維測量技術(shù)及其仿真答辯

重慶理工大學學士學位論文答辯基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維測量技術(shù)及其仿真研究二級學院電子信息與自動化學院專業(yè)電子信息工程學號姓名指導教師緒論課題研究背景

與傳統(tǒng)的二維圖像相比，物體的三維圖像能夠更加全面、真實地反映客觀物體，提供更加豐富而準確的信息。因此，三維測量技術(shù)日益成為科學分析、生物工程、醫(yī)學檢測和工業(yè)生產(chǎn)等方面研究的重要手段。光學非接觸測量是現(xiàn)代三維測量技術(shù)的發(fā)展方向，其中結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)是近年來的研究熱點之一。

緒論編碼結(jié)構(gòu)光法三維測量技術(shù)編碼結(jié)構(gòu)光法三維測量是把按某種方法形成的編碼圖案投射到被測物體表面從而獲得物體三維信息。根據(jù)編碼方法按照一定的方式進行解碼，可得到圖案上各個點所對應的投射角，利用結(jié)構(gòu)光基本公式就可以得到物體表面的三維信息，編碼結(jié)構(gòu)光是最可靠的三維測量技術(shù)之一。這種方法測量精度較高，圖像獲取時間較短，是目前結(jié)構(gòu)光三維視覺的主要發(fā)展方向。緒論本課題研究的內(nèi)容1、研究格雷碼編解碼方法，設計投射的編碼圖案和投射方式。2、運用3dsmax軟件仿真三維測量系統(tǒng)并獲得仿真的拍攝圖像。3、運用Matlab軟件編程得到格雷碼編碼條紋圖案以及對拍攝圖像進行處理，從而得到景物表面點坐標和重構(gòu)圖。4、對不同幾何體進行仿真實驗，對實驗結(jié)果進行分析。格雷碼編解碼原理及系統(tǒng)設計掃描角的確定能否精確地確定掃描角是整個測量系統(tǒng)的關(guān)鍵。（該掃描角以OB邊為基準）其中N為編碼總數(shù)，k為P點所在的編碼區(qū)域，將代入系統(tǒng)的數(shù)學模型公式即可得到點P的三維坐標。

格雷碼編碼格雷碼表示為：二進制碼表示為：n位二進制轉(zhuǎn)換到n位格雷碼：格雷碼解碼

n位格雷碼轉(zhuǎn)換到n位二進制：

D代表十進制碼，格雷碼轉(zhuǎn)換為十進制：格雷碼條紋圖案實現(xiàn)clearall%讀取一幅640×480的圖像I=imread('i.jpg');%圖像灰度化J=rgb2gray(I);figure%生成格雷碼編碼條紋圖A=J;A(:,1:320)=0;A(:,321:640)=255;subplot(3,3,1),imshow(A),…title('a)第一幅格雷碼條紋圖');B=J;B(:,1:160)=0;B(:,161:480)=255;B(:,481:640)=0;subplot(3,3,2),imshow(B),…title('b)第二幅格雷碼條紋圖');生成的格雷碼條紋圖案第一到第七幅格雷碼條紋圖案：基于格雷碼編碼的三維測量系統(tǒng)設計

測量系統(tǒng)主要由投影儀、攝像機、被測物體和計算機組成。

系統(tǒng)原理圖

M是攝像機鏡頭中心，O是投影儀光源中心，OM=B。

系統(tǒng)在XOY面上的投影

圖中陰影部分為可測區(qū)域。X：250~600mmY：90~460mmZ：-150~150mmB=550mm投影儀光源中心線與攝像機鏡頭光軸均在XOY面上。攝像機坐標系M、H分別即為攝像機獲得圖片的長、寬的一半，m、h為被測物表面上一點P在圖片中的位置。系統(tǒng)數(shù)學模型由上面式子得到：要計算出坐標需先計算得到、、。由上式得到：得到已點P的坐佳標：其中躬，N=份12陵8，M=肝32友0，H=候24悔0，秩，，具。三維偏重構(gòu)司程序巖流程棍圖平面艇測量屠仿真仿真闖的被焰測平裕面平面脹格雷姑碼投攪射條團紋圖重構(gòu)偉的平西面平面水的測餡量誤矛差圖平面幣重構(gòu)拒誤差做分析球面想測量澆仿真球心昏坐標(5吉00蠢.0齡00喂,-穩(wěn)25圣0.鮮00熔0,晃0)半徑須為12竟0m地m。誤差趕點最姿大：1.門87傷5，最誰小：-3慨.4豆89，方差乖：1.怪61變0，最大高的相炊對誤記差為獅：0.煉70私%。全亮孝的強差度圖慎像重構(gòu)衛(wèi)的部碑分球琴面球面紗測量扮沿X軸方浪向的框誤差圓錐捆面測誘量仿賽真底面爪半徑蠻：12肆0m資m，底面置中心坐標華：(5飄00睜.0絡00燈,-艘25鞏0.賺00筋0,雖-1最00高.0掠00拉)高度絹：20千0m俯m。x：[3祝79選.7剝32持6,祖50籠1.漆72胃52墊]y：[-隊34澤3.堤77伏07，-1跑66后.6朽86沉9]z：[-叮10叛0.皺26宮35酸,9端7.不30旨32黨]全亮懂的強紹度圖瘦像重構(gòu)藍的圓協(xié)錐面圓錐稍面測自量沿X軸方嘗向的呢誤差茶壺績面測托量仿期真仿真孫的被燦測茶放壺面濫（視餅角1）重構(gòu)顯的茶舟壺表泥面（皮視角1）重構(gòu)瞞的茶很壺表鼻面（掩視角2）仿真樂的被蕩測茶用壺面羊（視引角2）總豆結(jié)通過忘對基鞭于格守雷碼社編碼擴的三據(jù)維測挪量系胳統(tǒng)的蠶分析四和設茅計，惰使我殿對三針維測叛量技勇術(shù)有向了更洲深的資理解飯，對圈各種況三維侵測量扁方法賞也有液了系鼠統(tǒng)的兆