基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

三维形貌测量系统的数据处理与显示技术实现

基于结构光的三维形貌测量法是现代光学测量的研究热点之一.本文讨论了基于结构光的三维形貌实验测量法中的位相测量轮廓术的基本理论,给出了采用三步相移法进行实验测量方法和三维物体高度信息的数据处理过程;给出了三维物体高度数据的三维显示实践过程.     

基于小波神经网络的复杂三维物体测量

将小波神经网络引入基于结构光投影的复杂物体三维面形测量.在测量过程中,利用小波函数的时频特性及变焦特性和神经网络强大的函数逼近功能,得到离散条纹图的连续逼近函数,从中解出物体的相位信息,获得物体的三维面形分布.应用小波神经网络,在结构光投影条件下,只需要获取一幅条纹图,便可以完成复杂物体的三维面形测量.该方法相比传统的傅里叶变换轮廓术方法,不存在滤波操作,具有更高的灵敏度,在条纹图存在阴影的情况下,能更准确获得物体的相位信息,更加适用于恢复复杂物体的三维面形.模拟及实验均验证了该方法的可行性.     

结构光三维曲面重构

提出了一种基于结构光三维视觉的曲面重构方法。探讨了摄像机的标定、光平面的标定。并利用经物体表面调制过的结构光条纹作为物体三维信息传递工具，以CCD摄像机作为图像获取器件，通过计算机软件处理，对调制过的光栅条纹进行分析解码。最后通过已标定的系统获取物体的三维曲面数据。     

基于数字投影仪的三维轮廓检测系统

通过对DLP(digital lighting process)数字光处理器投影仪的原理分析,建立了基于透视变换的投影仪原理模型.模型中建立了投影点与空间投影直线的关系,得到光栅平面在空间中的表达式,在此基础上设计编码光栅对空间进行划分.由于编码光栅是一系列的矩形光栅,所以通过编码光栅不同的排列组合对空间进行编码划分,确定空间中每一个光栅面的次序.再由测量系统的空间几何结构关系,得到被测物体表面点的三维坐标,实现了基于数字投影仪的物体表面三维信息测量.实验证明,利用数字光处理器投影仪可以方便地实现编码模式,基于本方法的三维轮廓检测系统结构简单,适合于各种高度变化的物体,可以快速、方便地进行三维信息重构.     

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.     

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.     

三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取

研究了三维激光彩色扫描仪中获得物体表面色彩信息的方法.针对装置特点,研究了在彩色扫描图像序列中,物体表面采样点在激光入射面和相机主光轴面的成像对应关系,提出了利用采样点在相机主光轴面的像获得色彩信息的方法,有效地克服了传统结构光测距装置中由于结构光源照射带来的色彩失真和物体表面复杂而造成侧面遮挡的影响.实验结果是令人满意的.     

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.     

基于结构光图像法的三维曲面重构技术

提出了一种基于编码结构光的新型三维重构技术的原理和系统的标定方法．这种技术以条纹变形作为物体三维信息的加载和传递工具，以CCD摄像机作为图像获取器件，通过计算机软件处理，对颜色信息进行分析、解码，通过已标定的系统计算来获取物体的三维面形数据．对该系统进行了理论分析，并以石膏像模型为对象进行了具体实验，得到了较满意的结果．     

非接触式三维重建技术综述

三维重建是获得物体三维信息的技术,是计算机视觉和计算机图形学领域的研究热点,广泛应用在机器人视觉导航、工业制造、医学等领域,具有较高的研究价值。目前,三维重建技术的方法众多,三维重建的外界环境、使用设备和物体的几何形状等因素都会对三维重建效果的准确性、稳定性产生一定的影响。通过分析原理,对主动式三维重建的飞行时间法、光栅重建、结构光重建和被动式三维重建的单目、双目、多目重建等非接触式三维重建技术进行了分析。     

三维光场的计算全息设计与再现研究

三维全息成像是利用全息术在空间形成立体图像的技术。一个三维物体,可以沿光轴方向分为一系列二维断层图像的组合。利用高效、快速的三维Gerchberg-Saxton算法,生成位相型傅里叶计算全息图,并加载在液晶空间光调制器上,理想地重构出高质量的三维光场,实验结果表明,图像清晰连贯,对比度高,噪声小。该技术在医学、军事、三维显示、微加工以及显微技术等领域有重要应用价值。     

基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模算法

为了建设城市地下空间三维GIS,解决城市地下隧道的三维建模问题,提出一种基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模方法,详细讨论了交互式三维隧道建模的各个步骤以及交互控制、空间计算和三角剖分等算法,并以一个正在开展的三维城市GIS项目为基础,介绍了交互式三维隧道建模方法的应用。实践证明,交互式三维隧道建模方法相比传统方法操作更为方便,能够提高城市地下空间三维GIS的工作效率。交互式三维隧道建模方法将为基于三维城市GIS技术的城市空间信息化工作提供重要的技术支撑。     

Implementation of spatial touch system using time-of-flight camera

Recently developed timeofflight principle based depthsensing video camera technologies provide precise perpixel range data in addition to color video. Such cameras will find application in robotics and visionbased human computer interaction scenarios such as games and gesture input systems. Timeofflight principle range cameras are becoming more and more available. They promise to make the 3D reconstruction of scenes easier, avoiding the practical issues resulting from 3D imaging techniques based on triangulation or disparity estimation. A spatial touch system was presented which uses a depthsensing camera to touch spatial objects and details on its implementation, and how this technology will enable new spatial interactions was speculated.     

Implementation of spatial touch system using time-of-flight camera

Recently developed time-of-flight principle based depth-sensing video camera technologies provide precise per-pixel range data in addition to color video. Such cameras will find application in robotics and vision-based human computer interaction scenarios such as games and gesture input systems. Time-of-flight principle range cameras are becoming more and more available. They promise to make the 3D reconstruction of scenes easier, avoiding the practical issues resulting from 3D imaging techniques based on triangulation or disparity estimation. A spatial touch system was presented which uses a depth-sensing camera to touch spatial objects and details on its implementation, and how this technology will enable new spatial interactions was speculated.     

大型复杂结构件几何参量在线精密测量系统搭建及工程应用

针对大型复杂结构件几何参量在线精密测量的技术难题，本文开展了基于多轴联动激光扫描和结构光三目视觉摄影的尺寸测量技术研究；通过结构方案设计、算法研究、软件开发及系统搭建，研制了针对不同测量对象的多套非接触式几何尺寸测量系统.测试校准结果表明，激光扫描测量系统在15 m距离的测量不确定度为2.656 mm,结构光三目视觉测量系统在7 m距离的测量结果不确定度为1.552 mm,均满足大型结构件的测量范围及精度要求.在此基础上，本文采用两种类型的测量系统同时对生产现场大型热态锻件外圆直径参数进行在线测量，重复测量误差均小于±4 mm,测量结果表现出良好的一致性.研究结果为大型结构件表面和内部几何尺寸的高精度在线测量提供了有效的技术方法和装备.     

基于双目视差的液晶三维立体显示系统设计与实现

三维立体显示技术可以立体地再现物体,观察者如同置身于真实场景之中。本文研究了基于双目视差的三维立体显示的原理,搭建了基于线性偏振光的立体显示器,采用三维建模工具3ds MAX完成了三维立体显示数据的创建与显示。     

回转式激光线扫描测量仪

提出一种基于线结构光的回转式视觉测量系统,首先介绍系统的组成和工作原理,建立了线结构光测头的数学模型,并用该系统对测头进行标定;然后确定转台的回转中心,实现了将测头二维测量值向被测物体三维坐标的转换;最后,给出了实际测量结果,此系统能一次性完整测量任意工件的外表面,测量精度优于0．07mm。     

基于双目便携式三维扫描技术 的小工件测量

在小工件测量上,传统的接触式测量方法测量速度慢、效率低,而非接触式测量方法中双目视觉测量法和线结构光法都存在一定的缺陷。采用双目视觉测量与线结构光法相结合的方法,对小工件进行了测量。利用两个CCD摄像头和一个激光发射器构成了一个双目视觉测量系统和两个完全对称的线结构光测量系统,通过双目视觉测量系统测量标志点空间坐标;并基于标志点位置的不变性匹配系统不同位姿,用线结构光法获得激光线上的点在当前世界坐标系下的三维坐标;并匹配到基准坐标系中,从而得到工件表面点在基准坐标系下的三维坐标,达到测量目的。试验结果表明,该方法弥补了双目视觉测量法对物体曲面测量效果不理想和线结构光法单次测量数据少,空间定位不便的缺点,具有操作简便,测量适用性强的特点,误差在1 mm以下。