基于结构光实时三维重建计算机应用技术专业论文

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华 东 师 范 大 学 硕 士 学 位 论 文基 于 结 构 光 的 实 时 三 维 重 建

童鱼 查硕 士 学位 论 文 答辩 委 员会成 员名 单

姓姓名名职 称称单 位位备 注注 张张桂 戌戌教 授 ( 博 导 )))华 东 师 范 大 学 计 算 机 科科主 席席

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孙孙强强副 教 授授华 东 师 范 大 学 计 算 机 科科科

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华 东 师 范 大 学 硕 士 学 位 论 文基 于 结 构 光 的 实 时 三 维 重 建

摘要

三 维 重 建 是 当 前 计 算 机 视 觉 领 域 最 热 门 的研 究 方 向之 一 ，但 传 统 的 三 维 重 建 方 法 效 率 较 低 ， 实 时 性 差 ， 不 能 满 足 虚 拟 现 实 等 新 兴 领 域 的 市 场 需 求 。

本 文 提 出 了 一 种 基 于 彩 色 结 构 光 的 实 时 三 维 重 建 方 法 R R C S ( R eal一tim e 3D R eco n structio n b ased on e olo r-co ded s tructu red lig h t)，利 用 投 影 在 物 体 表 面 的 彩 色 结 构 光 的 颜 色 信 息 ，快 速 、准 确 地 还 原 相 位 ，计 算 物 体 的 高 度 ，最 终 重 建 物 体 的 三 维 模 型 。实 验 结 果 表 明 ，R R C S 对 设 备 的 要 求 低 ，效 果 好 ，具 备 基 本 的 实 时 性 能 。

相 位 展 开 是 三 维 重 建 中 的 关 键 步 骤 ，传 统 相 位 展 开 的 基 本 处 理 单 位 是 点 ，在 R R C S 中 的 效 果 不 理 想 。彩 色 结 构 光 的 基 本 处 理 单 位 是 边 缘 ，本 文 提 出 的 基 于 拓 扑 排 序 的 彩 色 结 构 光 空 域 相 位 展 开 算 法 TS P U 压一 S P U 利 用 边 缘 之 间 存 在 的 拓 扑 关 系 来 恢 复 相 位 ，提 高 了 效 率 。 E 一 S P U 还 考 虑 了 相 位 展 开错 误 的情 况 ， 改 进 了算 法 的 容 错 性 。

相 位 展 开 后 ，通 过 位 置 关 系 将 图像 中 的 二 维 点 坐 标 转 化 为 三 维 点 坐 标 。这 些 点 是 离 散 的 点 ，需 要 进 行 三 角 网 络 化 。三 角 网 络 化 过 程 中 ，针 对 彩 色 结 构 光 “点 线 ”数 据 的特 点 ，提 出 了 基 于点 线 的 快 速 三 角 网络 化 算 法 ，充 分 利 用 了 边 缘 之 间 的 关 联 信 息 ，快 速 地 将 点 线 数 据 转 化 为 三 角 形 网 络 。 实 验 表 明 ， 算 法 具 有 较 高 的 转 化 效 率 ， 能 真 实 重 现 物 体 的 形 态 。

针 对 摄 像 头 输 入 帧 速 、图像 处 理 速 度 与 三 维 显 示 速 度 之 间 不 匹 配 的 问 题 ，对 帧 采 用 了 流 水 线 处 理 模 式 ，有 效 祸 合 了 不 同模 块 之 间 处 理 速 度 的 差 异 ，提 高 了 处 理 效 率 并 且 改 善 了用 户 体 验 。

关 键 词 : 彩 色 结 构 光 ， 实 时 三 维 重 建 ， 相 位 展 开 ， 点 云 ，摄 像 机 标 定

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华 东 师 范 大 学 硕 士 学 位 论 文 基 于 结 构 光 的 实 时 三 维 重 建

A b s tr a c t

3 D re c o n st ru c tio n 15 o n e o f th e m o st P o P u la r a re a s o f re se a r eh in e o m P u te r v isio n . H o w e v e f ， th e tra d itio n a l m e th o d o f 3 D re e o n str ue tio n h a s lo w e r e f fi e ie n e y ，P o o r