彩色條紋投影與立體視覺融合的動態三維測量技術研究

彩色條紋投影與立體視覺融合的動態三維測量技術研究

《彩色條紋投影與立體視覺融合的動態三維測量技術研究》是依託西安交通大學,由周翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:彩色條紋投影與立體視覺融合的動態三維測量技術研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:周翔
  • 依託單位:西安交通大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

動態三維測量旨在獲取變化、運動著的物體三維信息,是三維測量發展的重要方向。本項目提出動態複雜物體實時三維測量新技術。其基本原理是在雙目立體視覺系統中引入三頻彩色條紋投影,在單幀拍攝下求解條紋全場高精度絕對相位分布,使雙目圖像在相位層進行全局快速匹配,利用二維單演小波變換在彩色條紋灰度層實施基於幅值、相位、方向的多因子局部精細匹配,從而將傳統的自然紋理匹配改變為相位、紋理多因子匹配。主要研究物面形貌特徵與條紋在單演信號空間的映射規律、彩色條紋的顏色解耦與相位展開、雙目圖像的立體匹配算法、動態對象的測量不確定度評價等。該技術綜合利用了條紋特徵與物面特徵,可顯著提高立體視覺的匹配速度和匹配精度,用以實現紋理無特徵、形狀不規則的動態物體高精度三維測量,為線上質量控制、動態科學試驗、機器人導航、人體醫學測量等提供有效技術手段。同時構建三維感測技術的融合創新思想基礎,探索新的三維觀念。

結題摘要

動態三維測量旨在獲取變化、運動著的物體三維信息,是三維測量發展的重要方向。本項目提出動態複雜物體實時三維測量新技術。其基本原理是在雙目立體視覺系統中引入三頻彩色條紋投影,在單幀拍攝下求解條紋全場高精度絕對相位分布,通過對投影條紋圖的分析與解調,可以獲取形狀、形變等被測量的信息。條紋圖分析包括降噪、去背景、歸一化、求相位等內容。傳統條紋圖分析建立在傅立葉變換技術之上,需要人工干預和多項參數設定。本項目研究自適應條紋圖分析技術,採用經驗模式分解(Empirical Mode Decomposition, 簡稱EMD)等信號處理方法對條紋圖進行分析。主要研究成果包括: (1)基於多元EMD的條紋分析技術。該方法創新的將條紋圖分析轉化成多元向量信號模型的分析,採用多元EMD方法對條紋圖降噪。利用多元EMD的頻帶自適應聚集特性,提高了多尺度分解的自適應性。降噪的效果相對於小波變換方法有顯著的提高。 (2)基於形態學二維EMD的條紋圖分析技術。該方法針對已有二維EMD方法的不足,採用形態學算法替代原有方法中的極值點提取,並採用變視窗移動平均技術估計條紋包絡面。該方法克服了原有方法中的模式混疊及包絡面估計失真的問題,可以將條紋圖分解為噪聲分量、條紋分量及背景分量之和,提高了條紋圖分解的自動化程度。 (3)研究自適應分析方法在動態三維測量中的套用。將上述方法套用在條紋投影輪廓術中,並提出了基於多頻彩色條紋投影的三維輪廓測量方法,初步實現了動態物體的三維測量。 項目成果可顯著提高立體視覺的匹配速度和匹配精度,用以實現紋理無特徵、形狀不規則的動態物體高精度三維測量,為線上質量控制、動態科學試驗、機器人導航、人體醫學測量等提供有效技術手段。同時構建三維感測技術的融合創新思想基礎,探索新的三維觀念。

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