一种改进的非球面同轴朗奇检测法

提出一种非球镜面形的同轴朗奇检测法,该方法使用一个半透半反镜,将点光源等效地置于非球面镜顶点的曲率中心附近,利用透射液晶显示(LCD)屏生成正弦条纹,并将其作为相移装置.在测量过程中,从点光源发出的光经过半透半反镜和待测镜面反射后,再透过半透半反镜和正弦条纹,形成的变形条纹由探测器接收.基于朗奇检测的几何原理分析采集到的条纹图,得到待测镜面偏离理想面形的偏差梯度,对其积分获得镜面偏差,从而重建待测非球面镜的面形.与传统的同轴朗奇法相比,所提方法可以避免由于光两次经过正弦条纹而引入的检测误差.此外,该方法具有较好的抗噪声能力.计算机模拟验证了所提方法的可行性.     

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.     

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。     

彩色编码结构光测量水中物体的三维面形

提出一种利用彩色编码结构光和光线追迹算法测量水中物体三维面形的方法.该方法利用投影仪投出经过彩色编码的颜色条纹来调制物体的三维信息,摄像机拍摄回物体表面的变形条纹图,然后根据光线追迹算法分别追踪摄像机和投影仪的光线来计算物体的三维面形信息,即可恢复出物体的三维面形.用这种方法计算物体的三维面形只需要拍摄一幅图像,因此该方法大大提高了测量速度并降低了系统成本.利用文中方法在3DS MAX软件中进行了模拟实验,并进行了实际测量,实验结果证明了所述方法的正确性和可行性.     

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.     

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.     

简并四波混频实时两次曝光干涉计量

利用LiNbO3:Fe晶体的光响应时间特性，提出了简并四波混频相位共轭进行实时两次曝光干涉测量的方法，它具有普通全息干涉计量的实时法和两次曝光的综合特性，指出利用物体表面反射条纹可以测量具有面形和折射率分布不均匀性的物体。     

火炮身管内表面综合测量系统研究

研究一种用于火炮身管内表面的综合测量系统．该系统主要由环形激光发生器、反射锥镜、CCD相机以及驱动装置等组成，通过对环形激光器投射在被测火炮身管内壁上的环形光斑进行成像和分析计算，可对身管内表面的一个截面形廓进行检测；同时利用身管一段内表面在CCD相机上所成的像，可实现对膛线参数检测、内表面缺陷识别和磨损程度的检测．该系统可在驱动装置的驱动下沿着身管轴线移动，实现对整个身管内表面的综合测量。     

希尔波特变换法解调干涉条纹的相位

叙述了希尔波特变换法解调相位的原理，提出了仅从一幅光载频干涉条纹获取物体表面的全部相位信息，再由最小二乘法原理，迭代出信息的相位，并讨论了条纹相位的算法，误差分析和测量面形的模拟应用．     

改进的三维坐标测量编码图案投影方法

为改进后的图案编码的识别和三维坐标的计算提供理论和技术依据,测量物体的三维坐标,恢复物体三维面形图。用３灰度级块状图案构成编码图案投射到被测物体上,通过新的解码算法实现对应点之间的匹配,并用坐标变换方式计算三维坐标。     

用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓

针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图,并沿时间轴对这些变形条纹做傅里叶变换、滤波和反变换,然后沿时间轴解包,得到图像上每个时刻每个像素点的相位.由此得到的相位值在像面内是相互独立并且是沿时间轴变化的,这个相位变化率包含有物体的高度信息.实验表明,该技术成功地解决了不连续物体的轮廓测量问题,与传统的空间相位解包方法相比,该技术最大的优点是能够方便、准确地测量不连续和大陡度物体的轮廓.     

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。     

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.     

标准镜调整和面形误差对干涉测量的影响

采用Zemax光学设计软件进行干涉模拟,建立传统菲索干涉仪结构;对标准镜调整和面形误差对测量结果的影响做出模拟分析,得出对标准镜引入倾斜将会带来像差;分析了标准镜前后表面面形误差对测量结果的影响。     

非接触三维测量中新的相位—高度分析模型

提出了一种新的基于发散投影模型的三维面形测量的相位—高度分析算法.它不要求测量系统的投影光轴和成像光轴共面,入射光瞳和成像光瞳连线与参考平面平行的严格条件限制,光源发散投影分析更与实际情况相一致.该模型避免了实际应用中校正双瞳的麻烦以及由于系统装置摆放不精确而造成的误差.使搭建平台更加的方便容易.而且测量过程只需要一帧条纹图,并不需要参考平面的条纹图,使测量更加方便快捷.     

基于条纹间距调节的条纹分析

基于莫尔条纹的测量中,较好的条纹图、包裹相位图质量,能够提高测量的有效性和测量精度。合理的条纹分布密度,能够有效降低条纹图与包裹相位图中的噪声影响,消除条纹分布过密产生的相位混频。合适的莫尔条纹密度可以通过调节条纹间距来确定。测量结果表明该方法能够适应被测表面的条纹分布,获得可靠的测量数据和有效的测量精度,得到较好的测量结果。     

结构光中心提取中的条纹灰度退化调整

针对结构光三维测量系统中由于被测物表面反射率不均匀和曲率变化较大引起的条纹灰度退化现象,从而导致条纹中心提取精度下降的问题,提出了一种灰度调整方法。首先通过投影单色灰度图像到被测物体上,计算出摄像机采集图像中各个像素点相对于物体表面的调制信息,然后逐点将其代入条纹图像中进行灰度运算,以消除灰度退化项,实现条纹的灰度调整。分别对黑白相间的平板和人脸石膏模型进行实验,结果表明:经灰度调整后,各条纹在横截面上基本满足高斯分布,且条纹灰度分布均匀,从而有效修正了因反射率突变引起的重心偏移;同时解决了复杂物体图像中因亮度不均匀引起的条纹中心局部断线问题,从而保证了测量数据的完整性。上述结果验证了该方法的有效性和可靠性。     

改进的动态过程三维面形重建技术

提出一种采用标记条纹进行跟踪的动态过程三维面形重建方法,能有效地解决因成像设备拍摄速度跟不上物体运动速度以及物体表面破裂等问题对动态过程三维面形重建所带来的影响,从而获得物体运动过程中正确的三维面形分布．计算机模拟和实验证实了该种方法的正确性．     

视觉测量中基于距离相对约束的优化算法

提出了一种新的基于距离相对约束的优化算法,该算法通过附加视场边缘距离约束条件较好地实现了对透镜畸变的纠正,提高了空间面形测量的精度.利用视场边缘相对控制点间空间距离固定以及像点坐标值残余误差平方和最小构建新的目标函数,并计算相应的法方程,经过数次迭代后可获得测量系统的方位参数和测量点的空间坐标,完成空间物体3D面形测量.对距离控制场的测量实验证明,该算法特别适用于大尺寸面形的测量,在3 m×4 m×1 m的测量视场内,根据该算法建立的视觉测量系统其最大测量偏差小于0.5mm,可满足大尺寸面形的测量要求.     

基于分块法的条纹处理技术及应用

为使条纹处理、原理简单、速度快、抗干扰 ,提出了一种基于分块法的条纹处理技术。在对不同的二值化方法比较的基础上 ,重点阐述了基于分块法的图像二值化和细线化的原理和过程 ,讨论了分块二值化中阈值确定的原则和算法 ,介绍了为提高图像处理质量而采用的去底色方法和对图像中间部分的特殊处理过程 ,以及基于该法的图像细线化算法。基于分块法的条纹处理技术能够最大限度地保留有用信息 ,遏制干扰和冗余信息 ,有很大的可靠性。将该法应用于莫尔测偏法进行物体表面形貌的测量 ,可实现仅用两幅图来重构被测物的表面形貌