针对工业检测中对表面缺陷的高精度检测和定位需求,提出了一种缺陷特征重建方法。通过在基于双目光栅投影的三维重构系统上附加纹理相机,实现对于重构点云模型的纹理映射,并结合纹理相机图像中提取到的特征区域,完成表面特征的三维重构。针对待测物体需要进行多视角重建的情况,引入精密转台,利用旋转轴标定方法获取不同旋转位置下纹理图像与点云数据的映射关系,并利用基于距离判据的判断方法实现了对遮挡部分点云的剔除。采用四象限临近点搜索和基于距离加权平均的线性插值方法对纹理图像中像素坐标进行三维测量。实验完成了对于图像中标注缺陷轮廓内像素点的重建,实现了对于表面特征的精确尺寸计算和定位,通过对重建的缺陷尺寸和位置进行计算并与影像测量仪测得结果进行对比,可得本文方案对缺陷三维尺寸和位置的测量误差不超过0.2 mm,且能更准确地计算缺陷面积。

让重建出的物体三维面形附着上物体本征的彩色纹理,使其具有真实感。为了得到纹理数据,在双目相机三维测量结构的基础上,额外添加一个彩色相机以获取纹理。在后续贴图的过程中,需要知晓双目系统及纹理相机的内参和外参,即对双目与纹理相机所组成的系统进行立体标定,若想获得不同角度下的物体纹理信息而改变纹理相机的位置,则应重新进行标定。针对该问题,提出一种增设标记点的方法,仅对系统进行一次初始标定,便可自由使用纹理相机,从而完成纹理相机在任意位置拍摄后的纹理贴图,实验验证该方法具有可行性。该方法减少了纹理相机的频繁标定过程,为点云数据纹理贴图提供便捷易行的实现手段。

提出一种基于相位辅助系统的三维纹理重建方法,将采集到的纹理照片映射到几何模型表面,以实现对几何表面的纹理色彩的融合处理。建立了纹理映射优化函数,优化了目标物体和纹理照片的映射,并通过纹理融合处理,在最大程度上保证了目标物体纹理的逼真度,最终可得到逼真的三维物体纹理重建结果。还对局部缺失的目标模型或未采集到的局部纹理进行了修复,实现了三维纹理表面的自然过渡,从而保证目标模型纹理的完整性和一致性。不同类型实物的实验结果均证明该本文算法的可行性和有效性。

提出了一种新的快速获取物体三维形貌和纹理信息的方法。利用数字投影仪将2幅彩色编码的正弦相移光栅图投影到被测物体表面，彩色相机捕捉经物体调制后的变形条纹图。提取RGB三基色，可获得包含物体高度信息及纹理信息的条纹图和背景光。对包含物体高度信息的条纹图用改进的2+1相移算法重构物体的三维形貌。物体纹理信息则通过对背景光进行彩色编码获得，利用纹理映射技术恢复物体纹理。计算机模拟和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

针对经典约束纹理映射算法在保持纹理有效性的同时算法复杂度高的问题，提出了根据评估值自适应选取目标函数的约束纹理映射方法。结合模型的参数化平面，计算模型特征点三角化后每一个三角块内部所有顶点的评估值，根据与给定阈值比较后的结果自适应选择目标函数。对于不能直接应用两种目标函数的三角块进行迭代三角化并计算下一级三角块的评估值。针对局部特征点映射不精确的问题采取局部邻域调整方法，只需调整一阶或者二阶领域的顶点位置即可。实验表明本文算法相较于经典算法时间复杂度平均提高75%以上。将本文算法映射后的模型加载到高帧频实时渲染系统中，实验表明本文算法具有很好的鲁棒性，重复实验表明本文算法可以保持纹理的有效性。

针对无特征标志点的大场景多视点云数据，提出了一种新的基于SIFT特征的配准和拼接算法。 算法提出了有效纹理图像的概念，并对有效纹理图像进行SIFT特征提取和匹配；然后将提取的SIFT特征点和匹配关系反射到三维点云数据，获取多视点云数据的特征点和匹配关系，完成多视点云数据的拼接。算法在有效纹理图像中提取和匹配特征点，排除了点云数据中孔洞和无效数据的干扰，并且算法只利用较高鲁棒性的特征点对进行拼接，计算简单，匹配精度和效率都得到提高。对室内和室外两个大场景的2个视点数据进行实验，实验结果证明拼接速度和精度都有较大的提高。

通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据，得到了利用点云数据构建三维模型的技术、方法和流程。介绍了利用地面三维激光扫描仪获取点云数据的过程以及结合RiSCAN PRO软件和Geomagic Studio软件进行建模的方法。对原始测量的点云数据进行处理（去除噪声，平滑，对多站点数据做拼接配准，提取目标建筑物等）得到正确和完整的目标建筑物的表面信息，然后构建三角网建立它的三维表面模型，最后通过所拍的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验结果表明，利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的点云数据，实现对建筑物快速三维可视化建模。

提出一种基于单幅图像的回转类锻件三维重建方法。利用图像中提取的锻件截面椭圆求解圆环点图像，并结合极线约束建立绝对二次曲线像的三参数约束方程，进而求取相机的内参数矩阵。利用平行截面椭圆间的平面投影特性，进行回转体表面经线和纬线的求解，进而通过对经线进行校正实现被测锻件形状的三维重建。利用拉盖尔(Laguerre)公式进行截面椭圆可见区域求解，提出了一种等弧长纹理采样方法，解决了传统纹理提取中纹理分辨率不一致的问题。实验结果表明，在只利用被测对象自身几何约束，不借助辅助标定设备条件下，形状重建及纹理映射结果较为有效。