數據拼接算法的研究

王 濤， 周麗麗， 陳慶文

（黑龍江省科學院自動化所，黑龍江哈爾濱150090）

在利用投影柵線法進行大物體或回轉體三維表面形狀測量時，由于投影角度、攝像角度或物體形狀本身的限制等因素，使得整個物體表面的形狀測量無法通過一次投影及攝像來解決。需要從不同角度投影及拍攝多幅投影柵線圖，并對測試數據進行拼接才能獲得整個物體表面的形狀[1]。因此，如何拼接好多幅投影柵線圖的測量數據，是測量回轉物體表面形狀的關鍵。本文闡述了一種基于柱坐標變換的三維形狀測量的數據拼接算法，較好地解決了大物體或回轉體三維物體表面的形狀測量問題。本文給出了具體的拼接原理及操作方法，并進行了實驗驗證[2]。

1 投影柵線法基本公式

光柵投影圖像法測量物體表面三維外形是一種非接觸光學測量方法。它以測量投影到物體上變形光柵像的相位為基礎，通過相位與高度的映射得到被測量物體的三維輪廓。用柵線投影對物體進行輪廓測量時，通常把已知的調制柵線(通常是正弦柵)投影到被測物體表面。投影場受物體三維形貌的調制而發生變形，通過采集到的變形光柵圖像進行處理、標定，解調出代表物體高度信息的相位，再對相位進行展開就可以獲得物體的三維形貌信息[8]。如圖1是投影柵線檢測系統示意圖，圖中S(L,YS,0)是投影器透鏡中心，P(L, 0,0)是CCD成像透鏡中心，兩個光軸相交于坐標軸原點O。A(XA,YA,ZA)是物體表面上任一點，YS=L·tgθ，投影柵線方向與XY平面垂直[3]。……