Reconstruction de modèle haute précision en temps réel basée sur une optimisation globale

XU Xin-ao ,  

LI Yi-xuan ,  

QIAN Jia-ming ,  

FENG Shi-jie ,  

ZUO Chao ,  

摘要

La mesure de la morphologie tridimensionnelle joue un rôle important dans les domaines de la fabrication avancée, de l'aérospatiale, de la biomédecine, etc. Grâce à sa haute précision, son champ de vue complet et son caractère non contact, la technique de profilométrie par projection de franges est actuellement l'une des méthodes optiques tridimensionnelles les plus largement utilisées. Pour obtenir des informations tridimensionnelles globales sur un objet, celui-ci est généralement placé sur une table tournante, et une numérisation ainsi qu'un assemblage continus sont effectués pour obtenir des informations globales sur l'objet. Cependant, la numérisation et l'assemblage traditionnels sont réalisés hors ligne, ce qui entraîne une reconstruction lente du modèle 3D complet. Bien que les méthodes actuelles d'enregistrement de nuages de points en temps réel puissent améliorer efficacement la vitesse de numérisation et d'assemblage, la précision de l'assemblage en temps réel est toujours affectée par l'état de mouvement de l'objet. Cet article propose une méthode d'optimisation globale pour une reconstruction de modèle en temps réel et haute précision. Tout d'abord, une algorithme rapide d'enregistrement de nuages de points, passant d'un enregistrement grossier à précis, ainsi qu'un algorithme d'initialisation des nuages basé sur la contrainte des vecteurs normaux sont introduits, permettant d'améliorer la stabilité et la précision du calcul de la position initiale lors de l'enregistrement grossier. Ensuite, une algorithme d'optimisation graphique est introduit lors de l'étape d'enregistrement précis pour obtenir la solution optimale de la position globale du nuage de points, augmentant ainsi la précision de l'assemblage global. Les résultats expérimentaux montrent que la méthode proposée permet d'obtenir une précision et une stabilité supérieures dans l'enregistrement global du nuage de points par rapport aux méthodes actuelles de reconstruction de modèle en temps réel. En particulier, pour les scènes dynamiques où la vitesse de l'objet varie brusquement en raison de tremblements, la méthode reste robuste pour réaliser la reconstruction du modèle 3D, avec une précision globale de reconstruction atteignant 84 μm.

关键词

profilométrie par projection de franges;optimisation graphique;temps réel;reconstruction 3D;enregistrement de nuages de points

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