【摘 要】
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三维重建是使用拍摄或者投影等技术通过二维的相片恢复出被测物体的三维模型的技术。由于三维重建出来的物体模型相比于二维拍摄得到的相片能提供更多的信息,所以三维重建在文物建模、游戏建模、建筑设计和医疗器械等方面应用广泛。本文聚焦于结构光三维重建过程中的关键技术研究:即如何快速获取单一视角的高精度点云数据和如何将不同视角下的点云数据拼接成完整的被测物体三维模型。本文首先提出了一种新型的结构光相位移动算法来
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三维重建是使用拍摄或者投影等技术通过二维的相片恢复出被测物体的三维模型的技术。由于三维重建出来的物体模型相比于二维拍摄得到的相片能提供更多的信息,所以三维重建在文物建模、游戏建模、建筑设计和医疗器械等方面应用广泛。本文聚焦于结构光三维重建过程中的关键技术研究:即如何快速获取单一视角的高精度点云数据和如何将不同视角下的点云数据拼接成完整的被测物体三维模型。本文首先提出了一种新型的结构光相位移动算法来获得高精度的点云数据,该算法只需要投射四张编码条纹光栅图案即可获得被测物体的三维点云信息,其中前两张条纹图案为正弦函数编码产生的,第三张条纹图案为阶梯状条纹周期图案,第四张图案为一张均值条纹;这样的编码组合可以兼顾扫描速度和运动的影响。经实验测试该新型结构光编解码算法的重建精度可达0.2mm;然后本文提出了基于结构光的多视角点云配准算法。该算法利用了新型结构光编码算法中投射的第四幅编码图案为一张均值图案的特点,该相片真实的反映了被测物体表面的纹理特征信息,这些纹理特征信息在拼接时可以作为相邻视角间进行点云配准的关键信息,可以实现更精准的点云配准效果,并且构建的FPFH三维特征数量减少,使得利用FPFH三维特征和ICP精配准进行配准的算法速度变快。最后本文利用结构光三维重建技术开发了一套数字化牙颔三维扫描系统,该系统旨在帮助牙医采用数字化设备来对患者进行牙齿的三维建模,减少传统取模方式给患者带来的痛苦。
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