基于编码结构光的三维测量技术及其仿真答辩

重庆理工大学学士学位论文答辩基于编码结构光的三维测量技术及其仿真研究二级学院电子信息与自动化学院专业电子信息工程学号姓名指导教师绪论课题研究背景

与传统的二维图像相比，物体的三维图像能够更加全面、真实地反映客观物体，提供更加丰富而准确的信息。因此，三维测量技术日益成为科学分析、生物工程、医学检测和工业生产等方面研究的重要手段。光学非接触测量是现代三维测量技术的发展方向，其中结构光三维测量技术是近年来的研究热点之一。

绪论编码结构光法三维测量技术编码结构光法三维测量是把按某种方法形成的编码图案投射到被测物体表面从而获得物体三维信息。根据编码方法按照一定的方式进行解码，可得到图案上各个点所对应的投射角，利用结构光基本公式就可以得到物体表面的三维信息，编码结构光是最可靠的三维测量技术之一。这种方法测量精度较高，图像获取时间较短，是目前结构光三维视觉的主要发展方向。绪论本课题研究的内容1、研究格雷码编解码方法，设计投射的编码图案和投射方式。2、运用3dsmax软件仿真三维测量系统并获得仿真的拍摄图像。3、运用Matlab软件编程得到格雷码编码条纹图案以及对拍摄图像进行处理，从而得到景物表面点坐标和重构图。4、对不同几何体进行仿真实验，对实验结果进行分析。格雷码编解码原理及系统设计扫描角的确定能否精确地确定扫描角是整个测量系统的关键。（该扫描角以OB边为基准）其中N为编码总数，k为P点所在的编码区域，将代入系统的数学模型公式即可得到点P的三维坐标。

格雷码编码格雷码表示为：二进制码表示为：n位二进制转换到n位格雷码：格雷码解码

n位格雷码转换到n位二进制：

D代表十进制码，格雷码转换为十进制：格雷码条纹图案实现clearall%读取一幅640×480的图像I=imread('i.jpg');%图像灰度化J=rgb2gray(I);figure%生成格雷码编码条纹图A=J;A(:,1:320)=0;A(:,321:640)=255;subplot(3,3,1),imshow(A),…title('a)第一幅格雷码条纹图');B=J;B(:,1:160)=0;B(:,161:480)=255;B(:,481:640)=0;subplot(3,3,2),imshow(B),…title('b)第二幅格雷码条纹图');生成的格雷码条纹图案第一到第七幅格雷码条纹图案：基于格雷码编码的三维测量系统设计

测量系统主要由投影仪、摄像机、被测物体和计算机组成。

系统原理图

M是摄像机镜头中心，O是投影仪光源中心，OM=B。

系统在XOY面上的投影

图中阴影部分为可测区域。X：250~600mmY：90~460mmZ：-150~150mmB=550mm投影仪光源中心线与摄像机镜头光轴均在XOY面上。摄像机坐标系M、H分别即为摄像机获得图片的长、宽的一半，m、h为被测物表面上一点P在图片中的位置。系统数学模型由上面式子得到：要计算出坐标需先计算得到、、。由上式得到：得到已点P的坐佳标：其中躬，N=份12陵8，M=肝32友0，H=候24悔0，秩，，具。三维偏重构司程序岩流程棍图平面艇测量屠仿真仿真闯的被焰测平裕面平面胀格雷姑码投搅射条团纹图重构伟的平西面平面水的测馅量误矛差图平面币重构拒误差做分析球面想测量浇仿真球心昏坐标(5吉00蠢.0龄00喂,-稳25圣0.鲜00熔0,晃0)半径须为12竟0m地m。误差赶点最姿大：1.门87伤5，最谁小：-3慨.4豆89，方差乖：1.怪61变0，最大高的相炊对误记差为狮：0.炼70私%。全亮孝的强差度图慎像重构卫的部碑分球琴面球面纱测量扮沿X轴方浪向的框误差圆锥捆面测诱量仿赛真底面爪半径蛮：12肆0m资m，底面置中心坐标华：(5飘00睁.0络00灯,-艘25巩0.赚00筋0,虽-1最00高.0掠00拉)高度绢：20千0m俯m。x：[3祝79选.7剥32持6,祖50笼1.漆72胃52垫]y：[-队34泽3.堤77伏07，-1跑66后.6朽86沉9]z：[-叮10叛0.皱26宫35酸,9端7.不30旨32党]全亮懂的强绍度图瘦像重构蓝的圆协锥面圆锥稍面测自量沿X轴方尝向的呢误差茶壶绩面测托量仿期真仿真孙的被灿测茶放壶面滥（视饼角1）重构显的茶舟壶表泥面（皮视角1）重构瞒的茶很壶表鼻面（掩视角2）仿真乐的被荡测茶用壶面羊（视引角2）总豆结通过忘对基鞭于格守雷码社编码扩的三据维测挪量系胳统的蚕分析四和设茅计，惰使我殿对三针维测叛量技勇术有向了更洲深的资理解饭，对圈各种况三维侵测量扁方法赏也有液了系鼠统的兆