結構光D視覺原理課件

1、結構光d視覺原理結構光3d視覺原理圖像處理、分析與機器視覺圖像處理、分析與機器視覺結構光d視覺原理三維視覺技術分類結構光三維視覺系統(tǒng)和原理結構光模式結構光模式結構光三維視覺模型結構光三維視覺模型結構光d視覺原理三維視覺技術分類 三維視覺技術主要包括雙目立體視覺和結構光三維視覺，還有其他的三維視覺技術，如由明暗恢復性狀、由紋理恢復形狀、激光測距、莫爾陰影與散焦測距； 按照景物的照明條件，三維視覺技術可分為被動和主動兩大類，前者中景物的照明是由物體周圍的光照條件來提供，而后者則使用一個專門的光源裝置來提供目標物體周圍的照明； 按照這種分類，前面介紹的雙目立體視覺是被動方式，而結構光三維視覺則是主動

2、方式。結構光d視覺原理結構光三維視覺系統(tǒng)和原理 結構光測量系統(tǒng)主要由結構光投射裝置、攝像機、圖像采集及處理系統(tǒng)組成。投影設備被測物體讀取圖像圖像處理三維重構結構光d視覺原理結構光d視覺原理 根據(jù)光學投射器所投射的光束模式的不同，結構光模式又可分為點結構光模式、線結構光模式、多線結構光模式、面結構光模式、相位法等結構光d視覺原理 需要通過逐點掃描物體進行測量，圖像攝取和圖像處理需要的時間隨著被測物體的增大而急劇增加1、點結構光模式、點結構光模式 如圖所示，激光器發(fā)出的光束投射到物體上產(chǎn)生一個光點，光點經(jīng)攝像機的鏡頭成像在攝像機的像平面上，形成一個二維點。攝像機的視線和光束在空間中于光點處相交，形

3、成一種簡單的三角幾何關系。通過一定的標定可以得到這種三角幾何約束關系，并由其可以唯一確定光點在某一已知世界坐標系中的空間位置。結構光d視覺原理2、線結構光模式、線結構光模式 實際上，線結構光模式也可以說是點結構模式的擴展。過相機光心的視線束在空間中與激光平面相交產(chǎn)生很多交點，在物體表面處的交點則是光條上眾多的光點，因而便形成了點結構光模式中類似的眾多的三角幾何約束。很明顯，與點結構光模式相比較，線結構光模式的測量信息量大大增加，而其實現(xiàn)的復雜性并沒有增加，因而得到廣泛應用。 線結構光模式是向物體投射一條光束，光條由于物體表面深度的變化以及可能的間隙而受到調(diào)制，變現(xiàn)在圖像中則是光條發(fā)生了畸變和不

4、連續(xù)，畸變的程度與深度成正比，不連續(xù)則顯示出了物體表面的物理間隙。任務就是從畸變的光條圖像信息中獲取物體表面的三維信息；很明顯，與點結構光模式相比較，線結構光模式的測量信息量大大增加，復雜性沒有增加因而得到廣泛應用結構光d視覺原理3、多線結構光模式、多線結構光模式多線結構光模式是光帶模式的擴展。如圖，由光學投射器向物體表面投射了多條光條，其目的的一方面是為了在一幅圖像中可以處理多條光條，提高圖像的處理效率，另一方面是為了實現(xiàn)物體表面的多光條覆蓋從而增加測量的信息量，以獲得物體表面更大范圍的深度信息。也就是所謂的“光柵結構模式”，多光條可以采用投影儀投影產(chǎn)生一光柵圖樣，也可以利用激光掃描器來實現(xiàn)

5、。較之光帶模式，多線結構光模式的效率和范圍增加，但同時引入了標定復雜性的增加和光條識別問題結構光d視覺原理4、面結構光模式、面結構光模式 當采用面結構光時，將二維的結構光圖案投射到物體表面上，這樣不需要進行掃描就可以實現(xiàn)三維輪廓測量，測量速度很快，光面結構光中最常用的方法是投影光柵條紋到物體表面。 當投影的結構光圖案比較復雜時，為了確定物體表面點與其圖像像素點之間的對應關系，需要對投射的圖案進行編碼，因而這類方法又稱為編碼結構光測量法。圖案編碼分為空域編碼和時域編碼?？沼蚓幋a方法只需要一次投射就可獲得物體深度圖，適合于動態(tài)測量，但是目前分辨率和處理速度還無法滿足實時三維測量要求，而且對譯碼要求

6、很高。時域編碼需要將多個不同的投射編碼圖案組合起來解碼，這樣比較容易實現(xiàn)解碼。主要的編碼方法有二進制編碼、二維網(wǎng)格圖案編碼、隨機圖案編碼、彩色編碼、灰度編碼、鄰域編碼、相位編碼以及混合編碼結構光d視覺原理5、相位法、相位法 近年來基于相位的光柵投影三維輪廓測童技術有了很大的發(fā)展，將光柵圖案投射到被測物表面，受物體高度的調(diào)制，光柵條紋發(fā)生形變，這種變形條紋可解釋為相位和振幅均被調(diào)制的空間載波信號。采集變形條紋并且對其進行解調(diào)可以得到包含高度信息的相位變化，最后根據(jù)三角法原理計算出高度，這類方法又稱為相位法。基于相位測量的三維輪廓測量技術的理論依據(jù)也是光學三角法，但與光學三角法的輪廓術有所不同，它不直接去尋找和判斷由于物體高度變動后的像點，而是通過相位測量間接地實現(xiàn)，由于相位信息的參與，使得這類方法與單純光學三角法有很大區(qū)別。結構光d視覺原理1、解析幾何模型（公式過多，省略）結構光d視覺原理2、透視投影模型結構光d視覺原理攝像機坐標系與模塊坐標系的空間位置關系可用下式表示：但上式不能夠由攝像機二維像點坐標（x,y）得到唯一對應的三維物點坐標 ，還