基于彩色光栅投影的相位测量轮廓术

提出一种新的基于彩色光栅投影的三维面形测量方法.将相移量为2π/3的RGB调制的正弦光栅复合成彩色光栅投影到被测物体表面,利用相移算法求解出相位,最终获得物体的三维数据.该方法只需一幅投影条纹图就可以完成三维测量,同时给出了理论分析和计算机模拟.     

利用计算全息光栅产生的涡旋光测量物体变形

利用计算全息(CGH)光栅产生的涡旋光束拉盖尔-高斯(LG)光束进行离面位移测量。基于二元叉形光栅产生LG光束的理论,将产生的LG光束作为参考光,加入一束平面光作为物光,设计了离面变形测量实验方案。利用物光和参考光的干涉进行物体变形测量,推导出物体变形前和变形后的干涉光强公式。通过数值计算,分析了利用LG光束进行变形测量的原理。数值模拟实验结果与理论结果基本一致,表明利用CGH叉形光栅产生的高纯度的LG光束可以进行物体变形测量。     

菲涅耳微透镜衍射光学性能测试

基于微透镜阵列的基本光学原理,建立了一套评价微透镜光学质量的微光学测试系统.该系统可以测量微透镜的点扩散函数、衍射效率、焦长等特征性能参数,从而可以有效地对微透镜阵列进行评价.讨论了微透镜的各种参数的基本概念和测量方法,同时分析了测量中的误差影响因素.     

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.     

双光栅正弦相位调制(SPM)干涉测量技术的发展与应用

简述了正弦相位调制干涉法的发展,重点介绍了双光栅正弦相位调制在物体阶梯表面的高度差、物体表面形貌和振动物体表面形貌的等测量领域的应用,并提出了用双光栅正弦相位调制测量振动物体温度的想法。     

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.     

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.     

改进的三步相位测量轮廓术

提出一种的可控制相移量的新三维测量方法,按照预定的相移量将三幅等相移正弦光栅图设定好,由投影仪投影该三幅光栅图到待测物体表面,对应采集三帧变形条纹图,通过改进的相位计算模型提取相位,结合高度映射公式计算出物体三维面形.新改进的方法可以有效地提高测量精度,仿真实验表明了该方法的有效性.     

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.     

双通道偏光检测全息干涉计量术

采用正弦光栅调制参考光对物体各个状态进行记录,在再现检测时设计了一种偏振片编码两束重现参考光,两个通道的探测系统,对全息图的再现实现了两个采样值的同时记录,因而实现了动态测量以及三维测量．该系统装置简便,测量精确,数据处理简单、快捷．     

相位测量轮廓术中正弦光栅的构造及频谱分析

为了获得三维物体表面的正弦光强投影分布,提出了矩形光栅组合准正弦投影光场的方法。选择适当的光栅组合参数,可得到一个近似的正弦分划板。频谱分析和光学实验验证了设计的合理性。模拟了光栅投影的光强分布曲线,建立了组合准正弦光栅的数学模型,并对构造的准正弦光栅进行了频谱分析。其频谱分布与正弦振幅光栅的傅里叶变换频谱具有相同的特点。研究结果为刻划正弦光栅的设计和理论研究提供了有益的思路。     

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。     

结构光和显微术相结合实现光学层析

针对共焦测量中单点扫描速度慢、机构复杂、光能利用率低的问题，介绍了一种利用结构光和共焦显微术相结合来实现多光束测量的新方法．通过改装显微照明光路，投射一结构光到被测物体上，获得了物体的层析像与普通显微镜成像的叠加像．该叠加像经过解码算法，实现了非零频分量的层析成像，并利用互强度理论，对该层析显微镜的层析能力和解码算法从理论上给出了表达式．数值模拟表明，该系统与针孔阵列、微透镜阵列和孔径相关相比，不仅简便可行，而且提高了速度，光能利用率也得到了明显的改善．     

一种线结构光测量系统误差补偿方法

针对提高线结构光测量系统测量精度,提出了一种误差补偿方法。该方法通过计算标定后的标定点计算坐标值和实际坐标值之间的残差,利用插值的方法建立相机每个像素点所对应的物点残差数据库,在测量过程中根据残差数据库计算每个亚象素测量点的残差,从而实现对测量结果的误差补偿。实验通过对Tsai算法和多项式拟合算法两种模型的测量结果运用该补偿方法进行了修正和比较,表明本方法能在一定程度上提高线结构光测量系统的精度、满足精密测量的要求,并且适用于多种标定方式。     

动态孤立区域位相展开方法的研究

位相展开问题是所有基于条纹分析的光学测量技术都难以避免的问题．在采用结构照明的光学三维传感方法中，位相展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一．特别是在冲击和爆轰过程中，由于突轰过程的特殊性，解出的位相是散布的，位相的展开更是一个难点．将调制度引入到动态傅立叶变换轮廓术，根据调制度信息建立三维模板，并在三维坐标空间下进行基于调制度排序的位相展开，很好地解决了二维情况下空间不连续区域和孤立区域无法正确展开位相的问题，为动态傅立叶变换轮廓术应用在冲击和爆轰过程中，获取物体散布的三维面形提供了强有利的新手段．给出了详细的理论分析和计算机模拟．     

基于三帧差分混合高斯背景模型运动目标检测

针对混合高斯背景模型运动目标检测的光照突变误检以及突然运动目标的“鬼影”问题,提出了一种基于三帧差分的混合高斯背景模型运动目标检测算法。通过图像前景检测比例判断光照是否发生突变,利用三帧差分法对图像的背景区域、运动区域和背景显露区域进行划分,并根据光照情况及时改变各区域的学习率以调节混合高斯模型背景迅速更新,设计了基于三帧差分的学习率自适应混合高斯模型背景更新的方法。该方法使光照突变及目标突然运动后产生的新的背景模型得到迅速更新,从而改善这两种情况下运动目标检测效果。实验结果表明,该算法避免了光照突变时的大面积误检现象,并且同时解决了突然运动目标的“鬼影”问题。     

用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程

分析了激光线结构光车辙检测原理,提出了适应沥青路面纹理特征和技术状况的线结构光图像处理流程,包括路面横断面曲线提取和车辙特征参数提取.其中路面横断面曲线提取由光心提取、光心连接和光心曲线平滑实现.基于高斯拟合的光心提取用于确定线结构光位置,光心连接用线性插值得到完整的路面横断面曲线,而光心曲线平滑则可削弱路表纹理及其他干扰因素的影响.车辙特征参数提取在获取横断面包络线的基础上实现,最大车辙深度和曲线填充面积均可作为车辙评价参数,而路面横断面曲线也可用于路面横向变形特征的描述.模拟车辙试验表明,线结构光检测可以精确测量车辙深度,提出的图像处理流程具备可行性.     

铅浮选泡沫视频图像的物理校正及算法补偿

针对铅浮选视频采集图像光照不均、纹理丢失导致难以精确分割的问题,提出了一种用于优化视频图像的物理校正和算法补偿的方法。利用非成像光学理论构建均匀方形光斑自由曲面透镜,在此基础上,提出一种改进的方向波变换图像增强算法,再通过经典的谷底边缘检测算法对其进行分割。结果表明,该方法能有效提高浮选图像的信噪比和对比度,其分割精准度提高了25%。     

彩色结构光π相移傅里叶变换轮廓术的研究

对三维测量系统中使用的光栅进行编码时,将红、绿、蓝三个分量的灰度值均按余弦曲线分布,且三分量间有2π/3的相位间隔,形成颜色渐变的彩色光栅,再将该光栅投射到被测物体上。图像采集装置采集到的是受物体高度调制后的变形光栅,利用傅里叶变换轮廓术对变形光栅的三个分量分别处理,计算出三组被测物体的高度数据,然后对这三组数据进行平均。仿真结果表明彩色光栅投影方法可以得到被测物体的表面高度信息。     

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。