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研究生: 許峻偉
Chun-Wei Hsu
論文名稱: 基於結構光法之三維點陣雲模型全自動建立技術
Automatic 3D point cloud model generation based on structured light approach
指導教授: 林其禹
Chyi-Yeu Lin
口試委員: 郭重顯
Chung-Hsien Kuo
邱士軒
Shih-Hsuan Chiu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 50
中文關鍵詞: 三維點陣雲格雷碼結構光自動接合三維尺度不變特徵隨機抽樣一致演算法迭代近鄰點演算法
外文關鍵詞: ICP, RANSAC, 3D SIFT, automatic merge, structured light, Gray code, 3D point cloud
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  • 建立準確的3D物件立體模型在製造工程技術有很大的價值。使用高精準度的自動化掃描設備來獲得3D物件的立體模型需要很高的成本。其他非自動化的重建三維模型方法常需要人工參與,當資料龐大時會非常耗時和費力。本研究企圖以平價的結構光設備和攝影機,發展快速的全自主3D物件立體模型建立技術。
    先利用格雷碼結構光法分別取得3D物體幾個方向的三維點陣雲資料,再分別取得各掃描表面積上的SIFT特徵,再針對兩個具部分共同表面的點陣雲使用雙向匹配法和RANSAC演算法找出相同面積內之相似點做兩個點陣雲的接合依據,再利用ICP演算法找出適當的轉換矩陣自動接合該兩個點陣雲。重複執行上述步驟即可創造出一個3D物件的完整三維點陣雲模型。


    Generation of a precise 3-D model of an object is rather valuable in engineering manufacturing techniques. Using a high-precision automatic scanning device to render a 3-D model of an object demands a high cost. Other non-automatic methods of construction of 3-D models, require manual manipulation, making it time-wasting and laborious when a large amount of data is involved. This study aims to develop a technique of rapid and fully automatic construction of a 3-D model of an object using a structured light approach with a low cost camera and projector.
    First, a method based on Gray code structured light approach is used to obtain the data of the 3-D point clouds of an object in a few directions, and SIFT is utilized to find the invariant features on the surfaces of generated point clouds. Then the point clouds that are located on the overlapping regions of any two of the adjacent surfaces are used to find the transformation matrix using bi-direction matching method and RANSAC algorithm so that the two adjacent surfaces can be merged by ICP. Repeating the steps above can lead to a complete 3-D point cloud model of an object.

    摘要 I Abstract IIV 致謝 IIV 目錄 VI 圖表目錄 V 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 文獻回顧 2 1.4 章節介紹 3 第2章 三維影像重建的結構光編碼方法 5 2.1 三維影像重建的結構光編碼原理 5 2.1.1 編碼的方法 5 2.1.2 格雷式編碼 6 2.2 編碼結構光的三維重構數學模型 9 2.2.1 由三維座標求二維座標 9 2.2.2 由二維座標求三維座標 13 第3章 3D點陣雲的SIFT特徵擷取 17 3.1 SIFT特徵 17 3.2 SIFT特徵點算法步驟 18 3.2.1 尺度空間的生成 18 3.2.2 檢測尺度空極值點 20 3.2.3 精確辨認極值點 21 3.2.4 3D SIFT特徵擷取方法 23 3.2.5 雙向匹配法 23 3.2.6 RANSAC演算法排除錯誤匹配點 23 第4章 ICP(Interative Closet Point) 26 4.1 剛性對齊 26 4.2 ICP演算法 26 第5章 實驗結果與討論 28 5.1 實驗設備介紹 28 5.2 三維影像資料接合實驗 29 5.3 結果討論 34 第6章 未嗹望 37 參考文獻 38

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    [12] PCL, http://www.pointclouds.org/

    無法下載圖示 全文公開日期 2017/12/06 (校內網路)
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