基于可纠错编码的结构光三维测量方法研究

【摘要】编码结构光三维测量方法作为三维测量领域的一个分支，因其测量结果的可靠性高，已成为该领域的一个研究热点。目前，基于编码结构光的三维测量方法的研究，主要是围绕着提高测量的精度、速度以及测量的适用范围等方面展开，同时围绕这些方面涌现出了许多关键技术。本文主要通过相位解包裹这一关键技术来提高三维测量的精度。在编码结构光三维测量中，基于投影光栅式的相位解包裹包括相位级次的计算和相位主值的求取两个关键步骤。在计算相位级次时，光栅条纹编码方法是决定其计算准确度的关键因素。在研究传统的基于格雷码的光栅编码方法后发现，该方法对像素点进行编码时，受测量环境中噪声、背景光强等因素的影响，光栅条纹交界处的部分像素点会出现编码错误的问题，从而导致相位级次的计算错误。针对该问题，本文提出了一种可纠错的结构光光栅编码方法。可纠错的结构光光栅编码方法基于汉明码编码原理设计。该方法通过增加校验位编码光栅图案的投影，对光栅条纹交界处的误码问题进行纠正，从而得到正确的相位级次。可纠错的结构光光栅编码方法结合四步相移技术应用到相位解包裹中，从结构光光栅编码的角度，提高了相位解包裹的准确度，进而提高三维测量的精度。在三维测量中还涉及到摄像机系统的标定问题，本文对采用的双目摄像机系统的标定进行了研究。其原理是基于经典的张正友摄像机标定方法，首先对单个相机进行标定，然后在此基础上完成对双目相机的标定。最后，在理论研究的基础上进行了摄像机标定实验和相位解包裹实验。摄像机标定实验结果误差范围控制在0.2个像素点范围内，是准确度较高的标定结果；相位解包裹的实验结果表明，该方法能够有效地解决光栅条纹交界处的误码问题，有助于提高相位解包裹的准确度，验证了该方法的可行性和有效性。
【作者】刘晴晴；
【导师】杨秋翔；
【作者基本信息】中北大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】三维测量；编码光栅；可纠错编码；相位解包裹；摄像机标定；

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