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第1章 绪论1

1.1 人类视觉系统的构成与视觉机理1

1.1.1 人眼的结构1

1.1.2 视觉系统2

1.1.3 颜色3

1.1.4 视知觉对深度的感知4

1.1.5 CCD摄像机5

1.2 计算机视觉的基本原理及系统构成6

1.3 计算机视觉研究的特点与分类6

1.3.1 计算机视觉研究的特点7

1.3.2 计算机视觉的分类7

1.4 计算机视觉与相关领域的关系8

1.5 计算机视觉的研究现状9

参考文献10

第2章 基于结构光的计算机视觉11

2.1 基于结构光的计算机视觉的基本原理11

2.2 基于结构光的计算机视觉中的关键技术12

2.2.1 系统参数的标定技术12

2.2.2 结构光的编解码技术12

2.2.3 点云计算与拼接技术13

2.3 基于结构光的计算机视觉技术的特点和分类14

2.3.1 基于结构光的计算机视觉技术的特点14

2.3.2 基于结构光的计算机视觉技术的分类15

2.4 基于结构光的计算机视觉技术的研究进展16

2.5 基于结构光的计算机视觉技术的应用领域18

参考文献22

第3章 摄像机和投影机的标定23

3.1 空间几何变换23

3.1.1 三维比例变换（基点为原点）24

3.1.2 三维旋转变换25

3.1.3 三维平移变换26

3.2 摄像机的几何模型26

3.2.1 常用坐标系26

3.2.2 针孔照相机28

3.2.3 透视投影矩阵的获得29

3.2.4 摄像机参数的获取31

3.2.5 径向畸变的校正33

3.3 标定技术的研究现状34

3.4 典型摄像机标定方法36

3.4.1 基于平面靶标的摄像机标定36

3.4.2 基于3D立体靶标的摄像机标定37

3.4.3 基于径向约束的摄像机标定37

3.4.4 摄像机自标定技术39

3.5 典型投影机标定方法40

3.5.1 基于相位技术的标定方法40

3.5.2 基于反向成像的标定方法40

3.5.3 基于交比不变性标定方法42

参考文献43

第4章 结构光编码策略与方法46

4.1 结构光编码策略46

4.2 结构光编码技术的研究现状47

4.3 典型的结构光编码方法51

4.3.1 RGB颜色格雷码结构光编码方法51

4.3.2 M阵列编码方法52

4.3.3 时间空间混合结构光编码方法53

4.3.4 四位二进制彩色编码方法55

参考文献57

第5章 结构光解码技术59

5.1 结构光解码技术基本原理59

5.1.1 图像噪声的介绍与分析59

5.1.2 常用的滤波算法60

5.1.3 图像阈值分割64

5.1.4 图像边缘检测65

5.2 结构光解码技术的研究现状67

5.3 典型的结构光解码方法70

5.3.1 RGB颜色格雷码图像的解码方法70

5.3.2 M阵列编码图像的解码方法71

5.3.3 时间空间混合结构光编码图像的解码方法71

5.3.4 四位二进制彩色编码图像的解码方法72

参考文献73

第6章 点云的计算与拼接技术74

6.1 三维点云计算方法74

6.2 特征标志点的处理75

6.2.1 图像标志点的跟踪与识别75

6.2.2 图像标志点点心的提取76

6.3 三维特征标志点空间搜索与识别78

6.3.1 特征点提取与识别算法研究78

6.3.2 空间特征点动态分层78

6.3.3 特征点搜索与识别79

6.4 点云拼接的国内外研究现状81

6.4.1 基于标志点的点云拼接发展现状82

6.4.2 基于稳健几何特征的点云拼接发展现状83

6.5 典型的点云拼接算法85

6.5.1 多视标签定位拼接算法85

6.5.2 三点组合坐标变换法90

6.5.3 最小二乘法介绍93

6.5.4 基于三点矩阵奇异值分解的最小二乘法94

6.5.5 基于多点的最小二乘法95

6.6 新的点云拼接算法96

6.6.1 基于公共标志点的三维点云拼接算法96

6.6.2 基于标志点的三维点云自动拼接算法102

6.6.3 基于动态分层的最近点迭代拼接算法研究107

参考文献113

第7章 格雷码结构光的三维重建实例114

7.1 概述114

7.2 系统构成114

7.3 摄像机和投影机的标定115

7.4 格雷编码结构光编码方法115

7.5 格雷编码结构光编码图像的解码方法117

7.5.1 图像比例放大117

7.5.2 图像灰度化118

7.5.3 图像二值化118

7.5.4 图像条纹边界提取118

7.5.5 实验结果分析119

7.6 点云的计算120

参考文献121

第8章 基于彩色结构光的三维模型生成方法123

8.1 概述123

8.2 系统参数的标定124

8.3 基于7元3级迪布鲁英序列的编码方法126

8.4 新的De Bruijn彩色结构光解码方法127

8.4.1 编码图像的预处理127

8.4.2 彩色结构光的颜色聚类化方法131

8.4.3 将De Bruijn彩色结构光图像转化为赋权有向图模型及其简化方法135

8.4.4 编码特征点的双梯度动态规划匹配方法137

8.5 系统的性能分析140

参考文献142

第9章 基于彩色结构光曲面投影方法143

9.1 概述143

9.2 摄像机和投影机联合标定方法144

9.3 具有拓扑结构和内部结构相关性的彩色结构光编码方法145

9.4 基于波形分析的解码方法147

9.5 结合观察视口的畸变投影图像几何校正方法150

参考文献155