The change of the V channel satisfies the given cosine function and contains the phase information of the non-center point of the fringe. But after the pattern is modulated by the object, the originally stable signal changes. As a non-stationary signal processing method, the wavelet transform method has been introduced into many signal processing fields, including phase extraction from fringe patterns. Comprehensive comparison of one-dimensional and two-dimensional window Fourier transform, wavelet transform and other methods, for the consideration of reconstruction accuracy and speed, the one-dimensional wavelet transform method is selected. The generalized Morse wavelet has flexible time-frequency local characteristics and strict analysis, and the effect of measuring the 3D contour of the object is better than the popular complex Morlet wavelet as the mother wavelet
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- 结构光编码:通过编码的方式使图像每一点的“身份”可以被识别;
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- 图像获取:投影仪向物体投射编码结构光图案,图案会随物体表面形状的调制而发生畸变,摄像机拍摄被物体调制过的结构光图像,变形的图像反映了物体表面形状的三维信息;
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- 结构光解码:对捕获的结构光图像进行解码,解码的方法取决于编码的方法,目的是建立相机平面和投影平面特征点之间的对应关系;
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- 三维坐标计算:利用解码算法得出的特征点对应关系和系统标定结果,基于三角测量原理求出特征点的三维信息。结构光的编码方式主要有时间编码和空间编码两种。时间编码虽具有较好的重建精度,但由于需要向物体表面投射多张图片,所以对于运动物体来说时间编码的结构光重建不是一个好的选择。空间编码相较于时间编码重建精度较低,但由于只需投射一张图片,所以常常用于动态物体的物体重建。
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- 三维坐标计算:利用解码算法得出的特征点对应关系和系统标定结果,基于三角测量原理求出特征点的三维信息。
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结构光的编码方式主要有时间编码和空间编码两种。时间编码虽具有较好的重建精度,但由于需要向物体表面投射多张图片,所以对于运动物体来说时间编码的结构光重建不是一个好的选择。空间编码相较于时间编码重建精度较低,但由于只需投射一张图片,所以常常用于动态物体的物体重建。
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综上所述,针对项目中轮轨表面光滑,特征点不易提取的难点,可以通过向物体表面投射编码图案,人为地增加物体表面的特征点。由于空间编码只需单次投影,适合对高速运动的高铁轮轨进行重建。因此,本项目主要研究通过空间编码结构光方法获得相对更高精度和高密度的三维点云(点云,即物体表面特征点的集合,这些点包含了物体表面的三维坐标及颜色等信息)。
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<table> <tr align="center"> <td><div align="center"><img src="https://5618.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/wordpress/image/00/24.gif" alt="24" width="100%" height="100%"/></div></td><td>
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<div align="center"><img src="https://5618.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/wordpress/image/00/25.gif" alt="25" width="100%" height="100%"/></div> </td><td> <div align="center"><img src="https://5618.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/wordpress/image/00/26.gif" alt="26" width="100%" height="100%"/></div> </td></tr><tr align="center"><td>半径95mm的球体<br>表面点云17W+<br>半径误差0.678mm<br>运算时间10-15s</td><td>多物体三维重建</td><td>铁轨表面三维重建</td></tr></table>
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## [💻](https://emojipedia.org/laptop/) 软件展示
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<a style="color:black" href="./Exe/Reconstructionn.exe">软件</a>集三维重建整个流程为一体,主要实现系统(相机与投影仪)标定、三维重建和点云渲染三个功能。软件以 C++ 作为开发语言并基于 QT 框架进行界面开发,依赖于 OpenCV 和 PCL (Point Cloud Library) 进行图像和点云数据处理。在开发上采用了单例模式、责任链模式等设计模式。 <img src="https://img.shields.io/badge/Demo- -%23FF0000?colorA=%23FF0000&colorB=%23FF0000&style=for-the-badge&logo=YouTube"/>
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