基于標記約束的三維曲面拼接方法研究.pdf

1、大型物體數(shù)字化采用視覺測量的手段來實現(xiàn),為獲得較高的測量精度,往往需要分塊測量,利用三維曲面拼接技術將區(qū)域數(shù)據(jù)進行整合拼接,實現(xiàn)物體整體形貌測量。測量回轉(zhuǎn)體時,因回轉(zhuǎn)體各部分相互遮擋,從任何測量角度都無法實現(xiàn)一次完成整個回轉(zhuǎn)體的三維測量工作。因此,三維曲面拼接技術是實現(xiàn)物體形貌測量的關鍵技術。
　　 本課題組前期工作提出了基于符號M陣列結(jié)構(gòu)光的三維檢測方法,實現(xiàn)了二值光源投射下動態(tài)場景的檢測與三維重建。為了將該三維檢測方法應用于

2、三維拼接,本文對三維拼接方法進行研究。同時為滿足對不具有明顯表面特征、不宜采用自由拼接的物體的測量和拼接,本文提出了一種基于標記約束的三維曲面拼接方法。該方法在檢測對象上設置1組標記,通過提取標記,獲得標記的圖像坐標,進而求解標記的世界坐標,由標記的世界坐標解出變換矩陣,實現(xiàn)兩個三維曲面的拼接。本文主要工作包括以下幾個方面:
　　 (1)改進三維標定和檢測方法。為提高前期三維檢測方法的精度,本文首先對三維檢測方法進行改進。通過對

3、標定數(shù)據(jù)的正確性進行檢查,采用去極值求均值法矯正異常標定數(shù)據(jù),解決因標定數(shù)據(jù)誤差造成重建曲面噪聲的問題。針對解碼符號誤匹配現(xiàn)象,提出窗口擴展匹配法,采用3×3窗口,降低因符號誤識別破壞窗口唯一性的可能性,有效地解決符號誤匹配問題。研究了適合面結(jié)構(gòu)光三維檢測重建曲面的平滑方法,根據(jù)檢測對象表面平緩的特征,過濾曲率較大的尖銳噪聲點,解決重建曲面上較大噪聲無法平滑的問題,為后續(xù)拼接工作奠定基礎。
　　 (2)標記提取和匹配方法研究。考

4、慮到標記在三維拼接中起決定性作用,為了確保標記被正確識別,研究了通過黃金分割搜索閾值方法對標記圖像進行合理的閾值分割,通過掃描標記的白色連通域及其包含的黑色內(nèi)連通域識別標記,該方法穩(wěn)定性強。通過與提取出的標記圖像坐標鄰近的關鍵點世界坐標,按標記與這些關鍵點間圖像距離比例進行估計標記的世界坐標。標記設置制約著標記匹配和變換矩陣求解,本文從便于標記匹配角度研究標記設置方法,且兼顧變換矩陣求解,使得標記匹配和變換矩陣求解工作變得容易。