论文研究-基于双目编码结构光的三维重建方法 .pdf

本文所探讨的是一项基于双目编码结构光的三维重建方法。这种方法将传统的结构光编码技术与双目视觉技术相结合，以实现更为高效、准确的三维信息获取。结构光编码技术是一种广泛应用于获取物体三维信息的技术，它通过投影特定的编码图案到物体表面，再通过相机获取这些图案在物体表面的变形信息，进而计算出物体的三维结构。 在本文中，作者提出了一种新的方法来改进传统结构光编码技术。这种方法通过增加一个相机组成立体视觉系统，从而免去了投影仪校准的步骤。这在一定程度上简化了三维重建的实施过程，减少了校准带来的误差，提高了系统的可靠性。 具体来说，本文设计了一个新的有色条纹模板，这种模板的粗条纹部分采用了六个不同的通道值和三个顺序的DeBruijn序列进行编码，细条纹部分则使用了多步通道值进行编码。DeBruijn序列是一种编码序列，在通信、网络等领域有广泛应用，它能够有效减少序列重复，提供高效率的编码方式。本文中作者利用了DeBruijn序列的这一特性，来提高条纹编码的准确性。 在图像采集阶段，作者使用了经过校准的两个相机拍摄被编码的条纹图案，然后应用Canny边缘检测算法从图像中提取边缘信息。Canny算法是一种广泛认可的边缘检测方法，它通过优化边缘检测的三个标准：低错误率、定位精确、单一边缘响应，从而获得较好的边缘检测结果。 接着，本文通过二次编码算法对边缘点进行处理，得到每个边缘点的唯一码字。二次编码算法在这里起到了至关重要的作用，它为后续的匹配步骤提供了基础。这种编码算法的核心在于能够将边缘点的局部信息转换为全局唯一的码字，从而在两幅图像之间找到匹配点，这是实现三维重建的关键环节。 通过上述步骤，作者建立了一套双目视觉的码字匹配机制，以用于三维重建。双目视觉通过两个相机从略微不同的视角拍摄同一场景，利用视差来计算物体的深度信息。而将这种视觉机制与结构光编码技术结合，可以进一步提高三维重建的精度和可靠性。 在解决实际应用中的串扰问题上，本文引入了三个新的纯彩色条纹模板。由于DLP投影机和CCD摄像头在工作时可能会相互干扰，导致图像质量下降，新设计的条纹模板可以有效避免或减少这种干扰，从而提高最终重建图像的质量。 为了进一步完善这一三维重建方法，本文还对颜色标定算法、基于特殊模板的图像去噪算法和码字Check算法进行了改进。颜色标定算法的改进使得颜色校准更为精确，从而确保编码条纹的正确性。图像去噪算法基于特定模板，可有效去除图像中的噪声，提高重建的准确性。码字Check算法的改进可以保证匹配过程中码字的一致性和准确性。 本文提出的方法结合了双目立体视觉和传统结构光的优势，有效解决了在弱纹理区域匹配正确率低的问题，并且具有较好的鲁棒性。通过这一方法，可以实现高效率、高准确性的三维重建，适用于多种实际的三维扫描和重建场景，如工业设计、艺术品复制、医疗成像、虚拟现实等领域。