改进的复合光栅投影快速三维测量方法

提出一种新相移算法下的复合光栅投影三维测量方法.利用逆推法建立投影光栅模型,对投影仪投出的光栅进行预校正,保证投到参考面的条纹为标准的正弦分布.测量过程由具有相移的复合光栅到待测物体表面,CCD相机采集变形条纹图,将采集到的图像分离成3帧单色图,再由相位算法提取相位,通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形.该方法有较好的抗噪性能,为动态在线测量奠定了基础.计算机仿真实验验证了该方法的可行性.     

基于条纹投影三维轮廓测量技术研究

提出一种基于条纹投影来测量凹陷物体三维轮廓的方法。由计算机模拟正弦分布条纹图样投影到三维凹陷物体上,条纹图受到物体表面轮廓的变化而发生变形,通过数字采集卡把图像采集到计算机中,对得到的图像进行处理得到物体表面的相位,根据相位和高度的关系得到物体的高度分布。利用这种方法对凹陷物体进行了实际测量,结果证实了该方法的可行性。     

基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法

提出了一种新的基于结构光的彩色条纹编码方法完成彩色投影图案的设计.将投影投射到待测量物体表面后,需要对获得的图像进行颜色区分来获得代码信息.基于阈值和HSI空间分色算法,研究了彩色编码中8种颜色的有效区分方法.得到投影图像中条纹的代码信息后,利用摄像机和投影仪的参数计算物体的三维信息.研究了摄像机和投影仪标定以及物体三维信息的计算方法,进而研究了基于样条插值的物体表面三维重建方法.利用提出的方法对石膏模型和人手表面进行三维测量与重建.实验结果表明,所提出的三维重建方法具有较高的重建精度和良好的实时性品质指标.     

回转体形状检测的数据拼接法研究

如何拼接好多幅投影栅线图的测量数据，是测量回转物体表面形状的关键．本文提出一种新的基于柱坐标变换的数据拼接方法，推导出了相应的公式，给出了具体的操作步骤，并进行了实验验证．文中所有的投影栅线图都应用FFT位相检测技术进行了处理．     

三维形貌的快速测量方法

提出一种基于条纹投影技术的高效三维快速形貌测量（ＦＴＰ）方法。根据该法,投影在被测表面上的Ｒｏｎｃｈｉ光栅条纹在空域中被载波频率所调制,该调制信号然后经低通滤波并解调得到相应于被测表面上每点高度的相位信息。数据处理中采用了相位展开技术以消除相位计算中的２π跳变值,最终重构被测的表面轮廓。用该法对复杂表面进行了测量,取得了满意的结果。由于这种方法只须一帧条纹数字图像直接在空域中进行处理就可获取每点的高度信息值,而无须如其它ＦＴＰ等方法所须的确定条纹级数或插值和曲线拟合等操作,数据处理速度更快,因此有较好的实用价值。     

面向光学三维测量的非均匀条纹生成方法

针对投影条纹间距比较小和被测表面法向处于变化范围较大的状态时局部条纹形变严重、分布密集,甚至出现条纹间重叠干涉现象,导致相位求解、条纹中心提取等方法失效的问题,提出了一种非均匀投影条纹生成算法。先利用投影均匀条纹到被测物体上,对相机采集图像中局部条纹分布密集的区域进行相位梯度调整,再运用反向条纹投影原理计算出非均匀投影条纹。对投影均匀条纹和非均匀条纹到被测物体表面进行光学三维测量,仿真和实验结果表明:当测量精度均达到50μm时,投影均匀条纹测量时有7.2%的数据点丢失,投影非均匀条纹时仅有0.24%的数据点丢失,基本上解决了局部条纹变形严重、分布密集导致点云丢失的问题,从而保证测量数据的可靠性。     

用变频条纹图扫描技术测量陡峭物体的三维轮廓

针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题，提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术．采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上，且在每个频率下完成相移条纹扫描．用电荷耦合器件(CCD)和图像采集卡记录这些变形的条纹图，对这些条纹图沿时间轴提取相位并进行处理，可以得到图像上每个像素点的相位和沿时间轴的相位变化率，由此得到的每个像素点的相位值在像面内都是相互独立的，而相位变化率包含物体的高度信息，因此可以得到物体的三维轮廓．实验证明，该技术能够成功地测量陡峭物体的轮廓．     

基于三角形光强分布光栅投影的三维测量方法

针对相位测量轮廓术中正弦光栅制作工艺复杂的问题,提出一种基于三角形光强分布光栅投影测量物体三维形貌的方法.测量时,将三角形光强分布光栅投影到被测物体表面,摄像机获取变形条纹图,通过系统参数和条纹图携带的相位信息求解出物体的三维面形.推导出通过三角形光强分布光栅求解相位的公式.实验结果表明,提出的方法具有较高的精度和可行性.     

基于条纹投影的三维轮廓测量新方法

针对条纹投影技术中提取物体高度比较复杂的问题,提出了一种光线跟踪法测量物体轮廓的新技术.利用投影物面即空间光调制器和成像面的相位对应关系,求出被测物体的高度.这种方法对系统结构没有平行性要求,也不需要对整个测量系统进行参数标定和复杂的坐标转换标定,而是用投影条纹图和成像条纹图的相位对应关系来得到空间投影直线和空间成像直线的方程,其交点就是物体的空间坐标.这是一种全场测量的方法,适合测量陡度小的静止物体,并通过实验论证了该方法具有测量速度快、工程上容易实现和测量精度稳定等优点.     

一种改进的光条中心提取方法

在采用线结构光投影的三维物体测量中,激光条纹中心检测是影响测量精度及系统分辨率的一个重要因素．提出了一种激光条纹中心检测方法,这种方法通过对极值法获得的中心点的拟合,计算出光条各处的法线方向,并在法线截面上用遗传算法进一步优化出灰度的极大值点．实验结果表明在合理选择遗传算法的交叉率和变异率的情况下,该方法可以有效地获取光条纹中心,满足系统精度要求．     

计算机辅助投射条纹系统在三维形状测量中的应用

叙述了计算机辅助投射条纹系统在三维物体形状测量中的应用 ,提出了引入虚参考平面的方法 ,为形状测量的实用化创造了良好的环境。该系统采用计算机生成和视频投影仪投射条纹 ,为提高形状测量精度 ,引入了相移技术 ,从而使得测量过程快速、方便。为进一步提高精度 ,还采用了自动参数确定方法 ,即结合对已知尺寸物体进行的标定实验 ,在设定调整范围和步长的基础上根据测量结果对部分参数进行自动调整。文中还就其它提高精度的方法进行了研究 ,并例举了多个测量实例 ,误差小于 0 .5 % ,最后讨论了系统的应用途径。实验表明 ,该方法是一种可行的三维形状测量技术     

基于面结构光的飞机舱门间隙测量技术与应用

针对复杂试验环境下,战机舱门间隙非均匀变形动态测量难度大、精度要求高的问题,提出了基于面结构光的飞机舱门间隙测量方法,研究了条纹投影结构形面测量方法,包括在不需要空间相位展开过程或任何先验信息的情况下搜索包裹相位图中每个有效像素的立体对应和绝对条纹顺序,生成初始视差图和绝对相位图并进行了视差优化;建立了立体结构光模型,利用视差图和绝对相位图计算三维坐标。对得到的数据进行处理,包括建立被测件的物理坐标系,曲面截取以及对间隙位移量提取。设计了两种标准间隙,对本文方法的合理性和有效性进行了验证,可以对任意曲面和动态场景进行快速、准确的间隙和阶差的测量。将本方法应用于某飞机舱门间隙变形的测量中,获得了实际的变形位移量。     

3-D Shape Measurement of Complex Objects by Combining Color-Coded Fringe and Neural Networks

A new approach for three dimensional (3-D) shape measurement was proposed based on color-coded fringe and neural networks. By applying the phase-shift technique to fringe projection, point clouds were generated with high spatial resolution and limited accuracy. The picture element correspondence problem was solved by using projected color-coded fringes with different orientations. Once the high accurate corresponding points were decided, high precision dense 3-D points cloud was calculated by the well trained net. High spatial resolution can be obtained by the phase-shift technique and high accuracy 3-D object point coordinates are achieved by the well trained net, which is not dependent on the camera model and will work for any type of camera. Some experiments verify the performance of this method.     

提高结构光三维形貌测量精度的分段拟合滤波方法

在基于结构光的三维形貌测量法中,物体高度调制后的变形结构光场经过成像系统成像,由测量系统获取,并通过滤波,相位测量和解相位恢复出物体的高度信息.其中滤波是提高测量精度的重要环节.本文通过计算机模拟及数据对比证实,在相位测量轮廓术的基础上采用分段拟合滤波滤除噪声的有效性和实用性,并对分段拟合滤波的计算精度和计算误差进行实验模拟分析.     

提高光栅投影测量精度的相移精确测量法

在光栅投影测量的相位计算中，采用Gray编码和相移相结合的方法，并针对当前光栅投影测量中相位计算精度不高的问题，提出一种新的相移方法．与传统相移方法相比，该方法采用新的投影光栅光强函数．考虑到光栅投影测量中可能出现的标定误差、投影光非正弦模式以及其他干扰因素，在该函数中加入对这些干扰的纠正值，从而减少由这些干扰产生的不利影响，进一步提高投影光栅和对象测量的精度．通过对邻近点插值获得的投影光栅，条纹精度可以达到亚像素级．对实际测量获得的投影光栅图像的处理实验，证明了该方法的可行性和先进性．     

谱投影法模拟圆柱形化工管道内流动

为了开发高精度和高效数值方法求解圆形化工管道内的流动问题，采用谱投影算法求解Navier-Stokes方程。谱投影算法是将非稳态Navie〉Stokes方程的时间离散过程采用具有二阶精度的投影方法，并采用配置点谱方法求解投影方法解耦后的方程。配置点谱方法不仅具有高精度并且容易克服圆柱坐标系的奇点问题。采用文献中具有精确解的算例进行了验证计算，就初始条件和节点数对计算精度的影响进行了分析和比较。结果表明谱投影方法在求解圆柱管道内的流动具有高的精度和效率。     

曲面重建中的光栅投影式测量方法

散乱点云数据的测量是三维物体曲面重建的前提和基础。本文在深入研究了三维测量原理的基础上,提出了一种基于格雷码-相移组合编码技术的光栅投影式测量和标定方法,并针对解码过程中由于图像噪声的干扰而可能出现的错误给出了一种码值修正算法。该测量方法综合了格雷码编码简单、测量范围大、抗干扰性强以及相移法分辨率高,适合测量小范围内表面连续的物体等优点。实验结果表明,应用本文三维测量系统测得的点云数据清晰,重建模型效果逼真,具有良好的实用性和稳定性。     

基于小波变换的投影光栅条纹分析

投影光栅条纹相位法通常用于三维物体形貌的测量.采用小波变换直接提取单幅光栅条纹图像的相位分布,不需要进行相位展开,即可得到物体表面轮廓.给出了小波分析应用在空间载波光栅条纹相位分析中的理论推导证明、计算机模拟以及实验验证结果,讨论了小波分析的抗噪能力,证实了该方法的可行性.     

基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法

面结构光测量无法处理类镜面物体由反光产生的强光区域,且无法提取物体在阴影区域里的有效信息,造成测量噪声大和测量数据不完整.基于正弦光栅的面结构光测量方法,提出一种基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法,通过在测量设备和被测量物体间加装线性透镜阵列,使得正弦光栅在竖直方向把一维的光线转化为一个二维反射光的光域,有效地解决了结构光在测量过程中存在的反光及阴影问题.经过理论分析与实验验证,该方法切实可行.