结构光3D视觉原理PPT课件

1、结构光3D视觉原理、图像处理、分析和机械视觉、2，三维视觉技术分类结构光三维视觉系统和原理结构光模式结构光三维视觉模型、3，三维视觉技术分类、三维视觉技术分类主要是双眼立体视觉和结构光三维视觉，其他三维视觉技术，如明暗恢复性状、纹理恢复形状， 根据激光测距、莫尔条纹摄影和散焦测距场景的照明条件，三维视觉技术可分为被动和能动两类。 前者在物体周围的照明条件下提供场景的照明，而后者在使用特殊光源设备来提供物体周围的照明的分类下，前述的双目立体视觉是无源的，而结构光三维视觉是有源的。 4、结构光三维视觉系统和原理、结构光测系统主要由结构光投影仪、摄像机、图像采集和处理系统构成。 根据光学投影仪投影的光束模式，结构光模式可分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式、面结构光模式、相位法等，7、 通过逐点扫描物体需要测定的图像取入和图像处理所需时间随着被测定物的增大而急剧增加，1 .点结构光模式如图所示，来自激光器的光照射到物体上而产生点，点经由相机的透镜在相机的摄像面上成像，进行二维点结构光模式照相机的视线和光束在空间中在光点交叉，形成简单的三角几何关系。 所述三角几何约束关系可以通过一定标准获得，借此可唯一地确定点在已知世界坐标系中的空间位置。 8、2、线结构光模式，实际上，线结构光模式也称为点结构模式的扩展。 穿过相机光中心的视线束在空间上与激光平面相交产生许多交点，物体表面上的交点是条形上的许多点，从而形成了许多类似于点结构光图案的三角几何约束。 显然，与点结构光模式相比，线结构光模式的测量信息量大幅增加，但其实现的复杂性并未增加，因此被广泛应用。 而且，线性结构光模式通过将光束投射到物体上，光束被物体表面深度的可能变化的间隙调制，在当前图像中在光束中产生失真和不连续性，失真的程度与深度成比例，不连续性表示物体表面的物理间隙。 任务是从变形的条形图像信息的取得物体表面的三维信息，显然与点结构光模式相比，在线结构光模式的测量信息量大幅增加、复杂度不增加等方面被广泛应用，9、3、多线结构光模式、多线结构光模式是光带模式的扩展。 如图所示，通过光学投影仪向物体表面投影多个光是为了通过在一个图像中处理多个光来提高图像的处理效率，而另一个增加了复盖物体表面的多个光所测定的信息量，获得物体表面的更大范围的深度信息。 在所谓的“光栅模式”下，多条纹可以通过投影仪投影形成光栅图案，也可以通过激光扫描仪实现。 此外，与光带模式相比，多线结构光模式的效率和范围增加了，但同时导入了标定的复杂度的增加和光带识别问题的10、4、表面结构光模式在采用了表面结构光的情况下，通过将二维的结构光图案投影到物体表面上，无需进行扫描也能够进行三维轮廓测定，测定速度快，受光面结构光的波长变短在投影的构造光图案复杂的情况下，为了确定物体表面点和其图像像素点的对应关系，需要对投影的图案进行编码，所以也称为编码构造光测定法。 模式编码分为空间域编码和时域编码。空间域编码方法可在一次投影中获得物体的深度图，适用于动态测量，但当前分辨率和处理速度不能满足实时三维测量要求且解码要求高。 时域编码需要将多个不同的投影编码模式组合起来进行解码，易于实现解码。 主要的编码方法有二进制编码、二维格子图案编码、随机图案编码、彩色编码、灰度编码、邻域编码、相位编码以及混合编码、11、5、相位法，近年来，基于相位的格子投影三维轮廓测量儿童技术发展很大，将格子图案投影到被测量物的表面，接受被测量物的高度的调制通过收集变形条纹并对其进行解调，可以得到包含高度信息的相位变化，最后根据三角法原理计算高度的方法称为相位法。 基于相位测量的三维轮廓测量技术的理论依据也是光学三角法，但与光学三角法的轮廓技术不同，不是直接寻找根据物体高度变动的像点来进行判断，而是通过相位测量来间接实现，通过相位信息的参与，这种方法与简单的光学三角法有很大不同。 12、结构光三维视觉模型、1、解析几何模型(公式过多省略)、13、2、透视投影模型、14、相机坐标系与模块坐标系的空间位置关系可由下式表示，