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逆向工程中三维几何形状检测及其重构系统研究

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第一章:绪论

1.1逆向工程及其产生的背景

1.1.1物理模型数据的获取

1.1.2 CAD模型的建立

1.1.3 CAM制件成型

1.2当今三维几何形状检测技术发展现状

1.2.1坐标测量机(CMM)

1.2.2激光线结构光扫描

1.2.3投影光栅法

1.2.4数字照相系统

1.2.5层切法

1.2.6计算机断层扫描(CT)法

1.3本课题采用的测量方法及所开展的工作

1.4本课题的意义及应用前景

第二章:系统原理分析和总体设计

2.1投影光栅法的原理分析

2.2投影光栅法理论数学模型分析

2.2.1 CCD摄像原理分析

2.2.2系统理论数据模型的建立

2.3三维几何形状检测及其重构系统的总体设计

2.3.1三维几何形状检测及其重构系统的构成

2.3.2采用不同光栅组合、图像合成技术来提高检测分辨率

2.4系统的软硬件选择及课题的主要任务

第三章:系统软、硬件的具体实现

3.1系统的硬件常数测定

3.2系统的硬件初始设置及检测流程

3.2.1投影仪、目标物、摄像镜头三者位置设置

3.2.2系统的检测流程

3.3系统软件的总体设计方案

3.4系统软件的具体实现

3.4.1图像数据的存储结构及读取

3.4.2图像滤波

3.4.3图像二值化(阈值分割)

3.4.4图像的边缘检测

3.4.5图像条纹的细化

3.4.6三维信息恢复

3.4.7不同光栅组合、图像合成技术

3.5本章小结

第四章:测量及重构的精度问题分析与再研究

4.1系统的总体误差分析

4.2三维重构的点云精度分析

4.2.1三维重构点云的二维平面分析

4.2.2三维重构点云的三维几何空间分析

4.3本章小结

第五章:总结与展望

5.1课题中主要完成的工作

5.2课题中尚存在的一些问题

5.3对系统进一步研究工作的展望

5.4结束语

参考文献:

致 谢

作者硕士期间发表的论文

作者硕士期间参加的项目及获奖情况

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摘要

三维几何形状检测及其重构技术是计算机图像处理技术的一个分支,是计算机视觉和计算机图像图形处理相结合的一个研究方向,它在生产自动化、机器人视觉、CAD、虚拟现实和医学映像诊断等领域都有着广泛的应用前景.但是,如何快速而准确地获取被测物体表面的三维几何形状信息,并根据这些信息对被测物体形状进行三维恢复,是困扰着众多从事这方面研究工作人员的一项重要技术难题.该文研究探讨了一种非接触性的快速获取三维物体几何形状的检测方法——投影光栅法.投影光栅法是一类主动式全场三角测量技术,它采用普通白光将矩形光栅投影于被测物体表面上,由于物体外形凹凸等几何形状变化而在物体表面产生畸变条纹,这些畸变条纹就包含了物体表面形状的三维信息,由CCD摄像头摄取这些畸变条纹信息,对这些图像先期进行图像滤波、阈值选取及二值化、图像边缘检测和图像条纹细化等一系列处理,然后再根据相应的数学模型和图像处理算法对图像中的畸变条纹进行分析,得到被测物体表面的三维外形数据信息.在此基础上,该文还就测量及三维重构的精度问题进行了有益的探讨,该文通过对一标准平面和空间两个平行平面进行三维恢复,运用最小二乘法来拟合其平面的空间坐标方程,对平面点云的平面度及空间平行平面点云的平行度的和平面间距离进行了分析,从而检验其与被测物体的吻合程度.在该文的最后讨论分析了这种方法的优缺点和课题进一步的理论研究方向.

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