基于立體匹配技術(shù)的數(shù)字全息三維形貌重構(gòu).pdf

1、數(shù)字全息術(shù)作為一種全息技術(shù)，在測量方面具有安全無損傷、非接觸、高分辨率和快速成像等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而，已被廣泛應(yīng)用到物體的三維形貌測量領(lǐng)域中。
　　數(shù)字全息術(shù)重建物體三維形貌的原理主要是通過光學(xué)干涉與衍射原理，以此來獲取物體的振幅和相位信息，根據(jù)相位與物體表面高度間的關(guān)系來恢復(fù)物體的三維形貌。然而，提取出的物光波相位大都是包裹相位，為得到物體真實(shí)相位，需采用相位解包裹技術(shù)加以處理。在實(shí)際應(yīng)用中，相位解包裹技術(shù)存在著一些不足，如計(jì)算復(fù)雜

2、耗時(shí);對激光散斑噪聲、數(shù)字化噪聲較敏感;尤其是當(dāng)物體表面有間斷或梯度變化較大時(shí)，相位展開無法順利進(jìn)行，會造成較大的測量誤差。
　　立體匹配是一種獲得物體三維場景結(jié)構(gòu)的技術(shù)。從不同視角攝取同一場景的對應(yīng)視圖，通過立體匹配算法得到視圖間的視差，根據(jù)視差與深度間的幾何關(guān)系獲取三維場景。
　　針對數(shù)字全息利用相位解包裹法恢復(fù)物體三維形貌時(shí)存在著不足之處，本文提出了利用立體匹配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字全息再現(xiàn)像的三維形貌重構(gòu)的方法。數(shù)字全息圖記

3、錄著物體的三維信息，而全息圖的不同區(qū)域可以再現(xiàn)出不同視角的像。將一幅數(shù)字全息圖分成相等的兩部分分別進(jìn)行再現(xiàn)，得到的再現(xiàn)像等價(jià)于雙目視覺中的“右視圖”和“左視圖”。利用立體匹配算法獲取再現(xiàn)像視圖間的視差，根據(jù)視差與深度間的幾何關(guān)系獲取物體的深度信息，重構(gòu)出物體的三維形貌。我們通過模擬和實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了將立體匹配技術(shù)與數(shù)字全息術(shù)相結(jié)合的方法來重建物體的三維形貌是可行的。
　　本論文主要包括以下幾部分內(nèi)容:
　　第一章首先對數(shù)字全息術(shù)

4、進(jìn)行了概述，介紹了數(shù)字全息三維形貌重構(gòu)的研究現(xiàn)狀，對數(shù)字全息的應(yīng)用、目前正在研究的一些問題進(jìn)行了分析和討論。介紹了計(jì)算機(jī)立體視覺理論的三維面形測量技術(shù)。最后提出本論文的主要工作。
　　第二章主要分析了數(shù)字全息術(shù)記錄和再現(xiàn)過程的基本原理。著重討論了數(shù)字全息再現(xiàn)的像點(diǎn)坐標(biāo)與實(shí)際像點(diǎn)坐標(biāo)間的關(guān)系、數(shù)字全息相位解包裹原理及其存在的問題。
　　第三章主要介紹了基于立體匹配算法進(jìn)行三維形貌重構(gòu)的理論基礎(chǔ)，發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用。詳細(xì)分析了基于塊

5、匹配技術(shù)的區(qū)域匹配算法和基于均值漂移圖像分割的匹配算法原理。
　　第四章根據(jù)數(shù)字全息再現(xiàn)像三維重構(gòu)原理的相關(guān)理論，首先討論了數(shù)字全息圖分區(qū)再現(xiàn)像之間的關(guān)系，對再現(xiàn)的視差像的視差和深度間的關(guān)系進(jìn)行了分析。然后討論了影響深度分辨率的因素，為立體匹配與數(shù)字全息相結(jié)合實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)像三維重建提供了理論依據(jù)。最后利用立體匹配與數(shù)字全息相結(jié)合的方法分別對離散物體和連續(xù)物體的三維重建進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)研究，取得了較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表明本文提出的方