题目：贝塞尔结构光三角法在三维轮廓测量中的应用

随着计算机技术、图像处理技术和机器视觉的快速发展，基于结构光的测量方法已经成为目前三维轮廓测量的主要趋势。本文在系统地分析和总结各种三维轮廓测量方法的基础上，提出了一种贝塞尔结构光作为入射光进行物体三维轮廓的三角测量系统。贝塞尔结构光是一种无衍射光束，具有中心光斑小以及呈现同心圆环结构等特点，可作为点结构光和圆环结构光，为三维轮廓测量提供了一种优良的光源，使测量系统能同时满足测量范围大，分辨率高和测量速度快的要求。本文围绕贝塞尔结构光的特性、条纹特征提取、激光三角原理、摄像机标定以及三维重构等方面进行深入研究，具体内容包括以下几点：1. 对国内外三维轮廓测量技术和研究方向做了充分的调研，确定了采用贝塞尔结构光三角法作为三维轮廓测量方法，并论证了其可行性。2. 设计了基于圆锥透镜法的贝塞尔结构光发生装置，分析了其对平面波光束的衍射模式，并对贝塞尔结构光的相关参量进行数值仿真。3. 详细讨论了贝塞尔结构光三角测量系统的图像处理方法，分别从条纹图像预处理、中心光斑定位和圆环条纹中心线提取三个方面做了深入研究。为了有效地降低噪声干扰，提出了一种改进的旋滤波方法。根据贝塞尔结构光光强分布特点，提出了一种基于改进旋滤波和灰度插值的中心光斑定位方法和一种基于二维导数符号二值图的圆环结构光条纹中心线提取方法，从而为系统实现精确测量提供保证。4. 设计了基于贝塞尔结构光三角法的三维轮廓测量系统，完成了系统硬件搭建，利用VC++6.0进行软件设计，完成图像大小选择、图像采集、条纹特征提取等功能，采用Matlab.6.5进行系统标定算法和三维重构的研究。5. 针对圆环结构光透视投影模型的特点，应用了一种基于交比不变方法对摄像机进行标定。利用提取中心光斑的坐标位置，对图像进行了三维重建，重构了物体的三维轮廓立体图形。系统地分析了测量系统中误差来源以及对测量精度的影响，提出了相应的改进措施。