基于通道分离的结构光采集技术-光学工程专业论文.docx

浙江大学研究生学位论文摘要空间物体的三维形貌测量一直是工程学上的重要课题，对逆向工程、产品质量检测、空间识别和三维建模领域都有着重要的意义。结构光投影由于其具有稳定，精度高，尺度大等优点，被广泛运用于三维传感和三维测量领域中。彩色系统有三个颜色通道，能扩展一次采集所能得到的数据容量。本文对彩色结构光系统的关键技术进行了深入研究。首先，研究了彩色结构光条纹的编码策略和相位展开算法。本文将连续编码的正弦结构光图案与彩色系统的三个通道结合，利用相位轮廓测量术的三步相移法原理，配合均匀照明的纹理图像，设计了一种采集方案，该方案只需采集两幅图像即可实现对彩色物体的轮廓采集。其次，研究了将三个颜色通道的串扰消除的方法，分析了串扰产生的详细原因。先对投影机及单片式彩色摄像机的通道分离与采集原理进行了分析，并通过事先测定的串扰矩阵，设计了一种针对一般彩色摄像机的软件串扰消除方法。同时，为了提高各个色彩通道的利用率和减少噪声，利用分色棱镜和经过特殊设计的滤光片设计了一种基于3CCD结构的通道分离系统，从硬件上将串扰降低到很低的数量，再利用上述软件分离方法，可以将串扰的影响降低到最小。同时验证了通道分离的效果，给出了曲线的误差。最后，研究了对结构光系统进行标定的方法，采用隐式标定法对系统进行了深度标定，并基于两步法实现了对系统的横向标定。分析了上述采集过程的数据处理流程，给出了实现上述采集策略的具体方法。研究了投影机的非线性效应的校正过程。同时利用OpenGL实现了三维形貌的重建。关键词：光学测量；结构光；相位测量轮廓术；颜色编码；摄像机标定II浙江大学研究生学位论文————————————————————————————————————————————————————————一AbstractThree-dimensionalshapemeasurememofspaceobjectshasbeenallimportanttopic011engineering，ithassignificantimpactonreverseengineering，productqualitytesting，identificationand3Dmodelingareas．Duetoitsstability,highaccuracy,large-scale，etc．，structuredlightprojectioniswidelyusedintheareaofthree．dimensionalmeasurement．Withthreeseparatedcolorchannels，Colorstructuredlightsystemcanexpandthecapacityofdatawhichisobtainedinoneshot．Inthispaper,thekeytechnologiesaboutcolorstructuredlightsystemarediscussed．Firstly,stripeencodingstrategyofcolorstructuredlightWasdiscussed．ContinuousencodedsinusoidalstructuredlightpatternWascombinedwiththreecolorchannelsofthesystem．AcolorcontoursofaobjectCanbeobtainedinonlytwoshotwhichcontainacolorpatternandauniformlightingpattern．Secondly,crosstalkeliminationmethodWasstudied，adetailedanalysisofthecrosstalkWasmade．Thewavebandseparationprincipleofprojectorandthesingle。chipcolorvideocameraWasdiscussed．Bymeasuringacrosstalkmarxinadvance，thecrosstalkCanbeeliminatedbysoftwaremethod．Toimprovetheefficiencyandreducethenoiseineachcolorchannels，anovelstructureofwaveballdseparationsystemWasdesigned．Bytheuseofcolorseparationprismandaspeciallydesignedfilter,thecrosstalkCanbeeliminated．Attheend，calibrationmethodofthestructuredlightsys