三維激光掃描儀中圖像處理快速算法設計

電子通信論文編號:TX064        論文字數:32041,頁數:54

目   錄
摘  要   
Abstract  
第1章 緒 論   1
1.1圖像處理概述   1
1.2數字圖像處理基本概念   2
1.3數字圖像處理特點  2
1.4數字圖像處理的研究范疇   3
1.5數字圖像的處理方法   3
1.6數字圖像處理的應用   4
第2章 3DLCS中空間信息的獲取  6
2.1引言  6
2.2 三維信息獲取技術  7
2.2.1三維獲取技術綜合  7
2.2.2三維信息獲取方法  8
2.3 三維表面顏色信息的獲取   12
第3章 課題總體方案設計與方案論證  15
3.1 課題的主要內容與要求   15
3.2 課題指導思想  15 
3.3 課題總體方案設計  16
3.3.1基于簡單藍背景下的目標分割   16
3.3.2激光標志線的提取   18
第4章 算法實現與實驗結果分析   26
4.1 快速圖像處理的主要算法 26
4.1.1需要完成的功能   26
4.1.2設計工具的介紹   26
4.1.3各個模塊的介紹  27
4.1.3.1 藍色背景下的簡單圖像分割模塊   27
4.1.3.2 激光標志線的提取模塊   29
4.1.3.3 提取圖像垂直中心線處的彩色信息模塊   33
結論與總結  34
參考文獻   36
致謝   37
附錄A 圖象背景分割的程序清單   38
附錄B 提取激光標志線的程序清單   41
附錄C 提取中心彩色信息線的程序清單   44
附錄D 英文翻譯   45

摘要：三維激光彩色掃描儀中的三維空間信息是從二維圖像序列中得到的。因此，必須在掃描圖像中準確檢測出激光條紋的位置，這樣才能根據該位置計算出空間信息。但是由于物體表面形狀、反射特性比較復雜，而傳統的確定結構光條紋中心位置的方法極值法、門限法、重心法、高斯擬合法等都存在不足，這就使得結構光條紋中心位置的準確檢測成為影響三維信息獲取精度的關鍵問題之一。文章提出了利用可變方向模板檢測結構光條紋中心的方法，實驗結果表明該方法能夠準確地獲取光條紋中心。又討論了常用的各種光刀提取法的基礎上，提出了一種光刀中心自適應閾值提取法。該方法結合了極值法、閾值法和重心法，避開了它們各自的缺點，消除了噪聲干擾，從而實現了光刀的精確定位。該方法具有穩定性好、精度高、速度快等特點。同時又提出了基于自適應閾值的結構光條紋中心的方向模板快速檢測方法。該算法是把自適應閾值法與可變方向模板法相結合，充分發揮了兩者的優點。實驗表明這種方法具有穩定性好、精度高、計算簡單、數據存儲量小、實現速度快的特點，而且還有抗白噪聲能力和修補斷線的能力，能較好地保留結構光條紋的細節信息。另外，在本文中，運用Matlab軟件編程環境，設計并實現了快速圖像處理算法。完成了對圖像的背景分割，人頭的正側輪廓線的提取，圖像中心線的彩色信息的提取，激光標志線的提取。
關鍵字：圖像處理，方向模板，Matlab，背景分割，激光標志線

ABSTRACT: The 3D space information in the 3D color scanner is obtained form the 2D image list. So, the light stripe’s location should be detected correctly. By this, we can obtain the space information, however, because of the body sharp and reflex characters are more complicated, and the traditional way which used for detecting the center of structured light have some weakness. So the accuracy of structured light methods hinges on the ability to locate the “center” of the 3D information. New method presented in this paper starts by convolving a given image with masks in a selected number of directions. Results that demonstrate the validity of the method are presented. Discusses several common methods used to acquire light-knife center, and analyzes their defects .A new adaptive threshold method is proposed ,which combines the extrem method with the threshold and the barycenter method .The new method eliminates the disadvantages of the previous methods such as the noisy and realizes the precise orientation .The method is characterized by good stability ,high precision and high speed ,etc. Meanwhile, this thesis also proposes an adaptive threshold method based on alterable direction template for fast detecting the center of structured light stripe. The combination of the adaptive threshold method and the alterable direction template one made it superior and gave full play to the two methods. Experiments show that the method possessed the advantages of good stability, high precision, easy computing, less data throughput and fast implementation, etc. It can eliminate white noise and repair broken line and remain detail information of structured light stripe. Furthermore, we also propose the application of  Matlab software environment,  design and realize the fast algorithm for image processing. And we accomplish the background division of the image,the distill of the obverse profile, the distill of the colour information of image centerline and the extraction of the central line of laser stripe.
Keywords: Image Processing, Direction Template, Matlab, Background division， The central line of laser stripe