基于双线结构光高光物体三维测量系统的研究

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线结构光三维扫描技术作为一种非接触测量手段,目前广泛应用于机械制造、航空航天、逆向工程、工业检测、机器视觉等各行各业。在针对一些具有高反射特性的测量对象进行线结构光三维扫描测量时,由于高光噪声的影响,测量结果的三维点云数据中会存在大量离群噪声,大大降低测量精度,因此对于高光物体的精确测量是本领域的研究热点也是难点。随着我国制造业的发展,越来越多的领域需要用到三维轮廓测量技术,对于高光物体的三维测量已成为一个亟待解决的问题。本文根据国内外相关领域的研究,设计了针对高光物体的双线结构光扫描系统和三维重建算法。
  具体工作有以下几个方面:
  (1)针对高光物体的线结构光三维测量,本文搭建了一套基于双线结构光的三维扫描测量系统,结合本文的高光噪声去除方法和改进的线结构光条纹中心提取算法,可以完成高光物体的高精度在线三维测量。
  (2)提出了一种基于数学形态法结合图像差影操作的高光噪声去除方法,通过数学形态法对激光条纹图像进行处理,对处理后的激光条纹图像作差影处理,从而去除条纹图像中的高光部分。
  (3)提出了一种基于方向模板法改进的线结构光条纹中心提取算法,结合极值法初步提取条纹骨架并缩减条纹宽度,根据条纹的不同宽度,生成尺寸不同的方向模板矩阵,在保证精度的同时缩减了算法的运算时间,有效完成了线结构光条纹的中心提取。
  (4)利用搭建的测量系统结合相机参数标定与传感器标定,完成高光物体的三维形貌测量,恢复出被测物体的完整三维点云数据,并对测量系统和线结构光条纹中心提取算法的误差进行分析。实验结果表明构建的测量系统与方法可以有效完成高光物体的三维测量,测量速度基本可以满足实际需求,该测量系统与方法具有较高的实用价值。
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