光栅投影三维测量技术以现代光学为基础，融光电子学、图像图形处理、计算机控制、机器视觉等技术为一体，是科学技术飞速发展所催生出的现代光学测量方法之一，在工业生产控制与检测、机器人视觉、空间遥感、医学诊断以及社会安全等诸多领域具有广泛的应用前景。本书从构建光栅投影三维精密测量系统的角度，按照所涉及的内容来安排，较系统地介绍了光栅投影三维测量技术的基础理论、方法、关键技术问题及解决方案，并给出了实验论证。
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前言
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 三维测量技术发展现状 2
1.2.1 接触式三维测量 2
1.2.2 非接触式三维测量 4
1.3 光栅投影法关键问题分析 9
1.3.1 系统光学结构 11
1.3.2 条纹图像处理 13
1.3.3 发展趋势 18
1.4 本书内容概述 19
第二章 视觉测量中的图像处理 22
2.1 圆标识点的识别 22
2.1.1 圆标识点识别方法分析 24
2.1.2 实用的圆标识点识别方法 26
2.1.3 检测可能的标识点 28
2.1.4 验证疑似点 30
2.1.5 圆标识点识别实验 34
2.2 圆标定点的定位 37
2.2.1 一种求圆标识中心亚像素级边缘定位算法 38
2.2.2 椭圆目标的亚像素级边缘定位方法研究 47
2.2.3 圆形目标精密定位方法的研究与应用 62
2.3 本章小结 76
第三章 摄像机标定 78
3.1 标定简介 79
3.1.1 参考坐标系简介 79
3.1.2 摄像机的针孔模型 81
3.1.3 摄像机的畸变模型 83
3.1.4 射影几何的基本知识 85
3.1.5 摄像机标定综述 87
3.2 圆心数据的坐标匹配 93
3.3 基于固定参数和可变参数的摄像机标定 95
3.3.1 固定参数的标定 95
3.3.2 可变参数的初标定 96
3.3.3 可变参数的非线性优化 104
3.3.4 标定算法总步骤 108
3.3.5 实验 108
3.4 基于两个相同圆的摄像机标定方法 113
3.4.1 内参的确定 114
3.4.2 外参的确定 116
3.4.3 实验 121
3.5 本章小结 128
第四章 光栅投影法——视觉测量系统模型 130
4.1 主动式视觉测量 130
4.2 经典光栅投影系统模型 131
4.2.1 相位的获得 132
4.2.2 物点高度的获得 132
4.3 新的系统模型 134
4.3.1 θ(Xc，Yc，Zc)关系式 135
4.3.2 （m，n）(Xc，Yc，Zc)关系式 137
4.4 系统标定 139
4.4.1 标定原理 140
4.4.2 标定步骤 141
4.5 实验 142
4.5.1 系统构建及标定 142
4.5.2 实例测量 144
4.6 本章小结 145
第五章 视觉测量系统的自校正 147
5.1 DLP数字投影仪 147
5.2 正弦光栅的投影研究 149
5.2.1 投影系统光路 149
5.2.2 空间投影光栅的非正弦性 150
5.3 相位自校正 155
5.3.1 θp-θs映射关系的建立 156
5.3.2 Is的校正 157
5.4 实验 159
5.4.1 实验一：光栅自校正 159
5.4.2 实验二：解相位结果 165
5.5 本章小结 167
第六章 视觉测量中的条纹图像处理——解相位 169
6.1 解相位的基本原理 169
6.1.1 四步相移法 169
6.1.2 解相位 170
6.2 中心摄动法 173
6.2.1 中心条纹摄动 173
6.2.2 摄动条纹解相 174
6.2.3 其他条纹解相 175
6.2.4 误判处理与仿真 176
6.2.5 实验 179
6.2.6小结 184
6.3 基于标志线的解相位方法 184
6.3.1 标志线的设置和获取 185
6.3.2 利用标志线进行相位展开 190
6.3.3 实验及分析 194
6.3.4小结 197
6.4 基于错位条纹的三维测量方法 198
6.4.1 错位条纹法原理 199
6.4.2 错位条纹法解相位 202
6.4.3 实验 209
6.4.4小结 214
6.5 本章小结 214
第七章 多视角的三维测量——拼接方法研究 215
7.1 空间动态分层的拼接算法 215
7.1.1 三维拼接数学模型的建立 216
7.1.2 特征标识点的处理 216
7.1.3 空间数据动态分层 217
7.1.4 求解转换矩阵 219
7.2 三维点云拼接算法的比较和分析 220
7.2.1 拼接算法及改进 220
7.2.2 拼接算法的误差分析 224
7.3 实验 227
7.4 本章小结 229
第八章 三维点云处理 231
8.1 三维点云的孔洞填充 231
8.1.1 B样条曲面定义 231
8.1.2 散乱点参数化 232
8.1.3 迭代逼近拟合曲面 233
8.1.4 实验 235
8.2 三维点云的自适应精简 237
8.2.1 三维点云的栅格化 238
8.2.2 曲率的计算和点的提取 239
8.2.3 实验 243
8.3 本章小结 246
参考文献 247
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