区域分割的亚像素相位立体匹配算法

针对双目光栅投影测量中深度不连续及边界阴影处的误匹配导致测量误差大的问题,提出区域分割的亚像素相位立体匹配算法。该算法采用由粗到精的匹配策略,在标准极线几何、相位等约束下获得粗匹配点。根据变形栅线图、展开相位图的特点将粗匹配结果分为不包含边界阴影的深度连续区域、边界阴影及深度不连续区域,分别使用加窗匹配测度最小二乘法和外插法获得亚像素匹配点。实验结果表明:该算法能有效消除传统匹配算法在深度不连续处的视差平滑过渡;与传统点基元匹配算法相比,该算法在边界阴影及深度不连续处的平均高度相对误差减小了62%~69%,与传统模板匹配算法相比,该算法在边界阴影及深度不连续处的平均高度相对误差减小了57%~61%,在深度连续处的匹配精度提高了3~4倍。该算法有效提高了相位立体匹配的精度,对提高目前三维测量技术精度具有重要意义。     

基于相移原理的便携式岩石三维形貌测量系统

针对岩石表面形貌复杂的特点和测量精度高的要求,提出了一种基于数字光栅相移原理的便携式岩石三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和相位高度映射三部分组成.相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,同时保持相移法原有的相位求解精度;然后根据相位展开后的相位图,利用相位高度映射算法来完成岩石的三维形貌测量.利用基于多频外差原理的三维测量技术建立了一套三维测量系统,该系统由一个CCD摄像机和一个数字光栅投影器组成.利用上述系统对一块岩石进行了测量实验,结果表明:该系统能够准确地完成岩石测量.     

基于蛇模型的管路三维重建方法

针对航空航天中大量应用的管路高精度快速测量难题,提出了基于蛇模型的管路三维重建方法.该方法充分利用管路灰度图像边缘特征,借助阈值分割和高斯滤波消除图像噪声,先结合蛇模型获取精准的管路图像边缘,贪心算法进行迭代以保证收敛效率,利用极线约束原理得到二维管路中心线点云,然后根据视觉投影原理,重建管路三维模型,最后使用多目视觉系统拍摄的照片进行结果优化以保证重建精度.结果表明:该方法对管路的测量精度为±0.15 mm,简便高效,无需过多的人工操作.同时,实现了管路圆弧段弯曲半径的测量,满足工业应用需求.      

基于近邻主特征匹配的微纳米尺度位移测量

提出了一种基于近邻主特征匹配的亚像素级位移测量方法.改进后的近邻主特征提取过程通过修正散度矩阵的构造,最大化相邻位移图像块投影距离,提高了算法的精度和稳定性.通过将训练过程离线化,提出了基于近邻主特征匹配的微纳米位移测量算法,并通过仿真实验验证了图像块在不同大小和位置情况下算法的精度.在高精度纳米平台、高倍显微镜及标准栅格构成的系统中进行了多角度的实验,验证了算法的有效性.算法的测量精度比传统的图像块匹配方法提高了近10倍,特别是算法对于图像块位置和大小的选择鲁棒性更高.     

一种基于互相关的图像定位匹配算法研究及应用

提出了一种基于互相关的图像定位匹配算法.该算法利用互相关实现图像定位匹配,同时采用了金字塔分层来弥补互相关匹配带来的大运算量的不足,克服了以往图像匹配中精度低的缺点,匹配精度可以达到亚像素甚至1/100像素级;通过在印刷质量自动化检测系统中的应用,验证了该算法的高精度与高速度特性.     

新型无衍射栅型结构光投影系统

提出了一种用于相位法测量的无衍射栅型结构光条纹投影系统,以截面三角棱镜为主要光学元件来获取无衍射栅型结构光投影条纹.从理论上分析了栅型无衍射结构光的无衍射特性以及三角棱镜相关参数对条纹图样的影响,实验测量了系统观察屏上的条纹间距.理论分析与实验表明:该系统产生的无衍射结构光条纹的光强成正弦分布且对比度好,用于相位测量可以获得较高的相位分辨率,提高相位法测量的精度.整个系统光路简单、结构紧凑,有利于系统的集成与小型化.     

复合虚拟光栅在投影栅相位法上的应用

通常准确测量物体的突变形面,采用一种双频变精度方法.该方法测量周期长,动态性较差,所以提出了基于虚拟复合光栅投影的三维轮廓测量技术.在计算机上模拟生成虚拟光栅,将两种频率的光栅合成为投影复合光栅进行测量.本文给出了这种测量技术的原理,实验结果表明,采用复合虚拟光栅投影三维形貌测量技术可以有效地解决相位展开所产生拉线的困难,实验效果较好.     

工业产品表面高精度三维测量方法的研究

针对基于条纹投影轮廓术的三维测量系统的非线性效应降低测量精度的问题,提出了一种双四步相移结合相位编码的三维测量方法。该方法可以削减数字光栅测量系统中非线性效应的影响,提高系统的测量精度。通过2次四步相移算法计算得到2幅包裹相位图,经过相位融合得到连续相位。由于使用相位确定码字,相位编码方法对环境光、相机噪声等因素具有较强的鲁棒性,在物体的三维形貌测量中被广泛应用。实验结果表明,该方法能够有效测量复杂物体的三维形貌,具有较好的测量精度。     

时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用

将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。     

采用虚拟复合光栅的突变形面轮廓测量技术

为准确测量物体的突变形面 ,通常采用一种双频变精度方法。针对该方法的两次测量问题 ,提出了基于虚拟复合光栅投影的三维轮廓测量技术。用软件在计算机上生成虚拟光栅 ,将两种频率的光栅合成为投影复合光栅进行测量。该方法获得的栅线质量高 ,光栅频率容易改变 ,只需一次就能得到传统方法两次测量的变精度结果 ,加快了测量速度 ,提高了应用水平。应用此技术进行模拟和实例测量 ,取得了令人满意的结果