基于正交彩色条纹投影的相位辅助双目视觉测量研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201431205002河北工业大学硕士学位论文基于正交彩色条纹投影的相位辅助双目视觉测量研究论文作者：刘慧娴学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：仪器仪表工程指导教师：张宗华职称：教授资助基金项目：本课题受教育部“创新团队发展计划”项目资助。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentandMeterEngineeringRESEARCHONPHASE-ASSISTEDBIN

2、OCULARVISIONMEASUREMENTBASEDONORTHOGONALCOLORFRINGEPROJECTIONByLiuHuixianSupervisor:Prof.ZhangZonghuaMay2017ThisworksupportedbyProgramforChangjiangScholarsandInnovativeResearchTeaminUniversity.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已

3、经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2017年5月22日关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和

4、电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2017年5月22日导师签名：日期：2017年5月22日摘要近年来，光学三维测量技术发展迅速，在航空航天、工业制造、逆向工程、虚拟现实、医学工程等领域均有广泛应用。双目立体视觉技术作为一项仿生光学三维测量技术以其效率高、系统简单、成本低等优势成为人们的研究焦点。一个完整的双目视觉系统包括：图像获取、相机标定、立体匹配、三维重建四个步骤，其中立体匹配是关键，匹配精度将直接影响最终的三维重建精度。传统的立体匹配算法包括灰度匹配和特征匹配。随着双目视觉技术的广泛应

5、用，测量过程中经常会遇到少特征物体和多细节复杂物体，且对测量精度、测量效率的要求很高，传统的匹配算法往往不能满足测量需求。本文在双目视觉测量原理的基础上针对传统算法的局限性及现代测量对精度的需求，提出向待测物体投影水平和竖直两个方向的彩色正弦条纹（水平方向为红色，竖直方向为蓝色），利用四步相移和最佳条纹选择算法计算条纹的折叠相位和展开相位，并基于两个方向条纹的相位进行立体匹配。匹配过程中为提高测量效率，提出利用级次约束来缩小匹配点的搜索范围。为了确保每个环节都将误差降低到最小，三维重建过程提供两种算法，并通过实验选取重建精度较高

6、的算法。最后，以本文提出的算法为理论支撑搭建测量系统，对人工台阶、泡沫盒、水杯、石膏模具等物体进行测量。实验结果表明，本文的测量算法能对少特征或多细节复杂物体进行有效恢复，并且与传统测量算法相比测量精度有显著提高。关键词：彩色条纹投影相机标定级次约束立体匹配三维重建IABSTRACTInrecentyears,optical3D(three-dimensional)measurementtechnologyisdevelopingrapidlyandiswidelyusedinaerospace,industrialmanufa

7、cturing,reverseengineering,virtualreality,medicalengineeringandmanyotherfields.Asabionicoptical3Dmeasurementtechnology,binocularstereovisionbecomestheresearchfocus,becauseofitshighefficiency,simplesystemandlowcost.Acompletebinocularvisionsystemmainlyincludesthefollow

8、ingfoursteps:imageacquisition,cameracalibration,stereomatchingand3Dreconstruction.Inthefoursteps,stereomatchingisthemostimportantpa