三维彩色扫描测量技术

采用线结构激光和一个彩色CCD摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色CCD摄像机分两次对物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后利用滤光镜摄取激光光平面上物体的三维信息。最后采用彩色贴图技术将两次获取的信息重叠,便可得到物体的三维彩色信息。提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型。进行了实验研究,给出了实验结果。     

三维彩色扫描测量技术

采用线结构激光和一个彩色ＣＣＤ摄像机构成三维彩色扫描系统,彩色ＣＣＤ摄像机分两次对物体成像,首先摄取物体的彩色图片,然后利用滤光镜摄取激光光平面上物体的三维信息。最后采用彩色贴图技术将两次获取的信息重叠,便可得到物体的三维彩色信息。提出了激光光平面方程式三维测量方法,建立了相应的数学模型。进行了实验研究,给出了实验结果。     

基于CCD的激光扫描测距技术研究

对基于CCD的激光扫描测距技术进行了研究,采用线激光进行物体截面轮廓测量,测量系统由线光源激光器、CCD摄像机、图像采集卡、计算机和相应的测量软件构成,该装置能获取被测物体部分截面的深度图像和距离(尺寸)信息.     

脚型三维曲面测量技术

提出了一种新的三维曲面测量方法,利用激光片光对脚进行光切,在脚的某一个截面上形成封闭光带,用3个CCD摄像机对截面光带成像,可一次获得脚的某一个截面的二维轮廓信息,再沿光切面的垂直方向步进测量,经CCD摄像机像面和光切平面之间的空间映射变换后可得到脚的整个三维曲面信息。     

基于隔行扫描彩色CCD的运动姿态实时检测

提出了一种采用隔行扫描彩色CCD的三维物体运 动姿态实时检测方法。仅需设计1个在相邻通道间 有(2/3)π相移的彩色正弦光栅投影到运动物体上,用隔行扫描彩色CCD摄像机实时采 集物体的一组序列彩 色变形条纹,从每一帧彩色变形条纹的奇场和偶场RGB 3通道中分别分解出各 自的3场灰度相移条纹,针对 这些场条纹都缺失隔行的条纹信息,提出一种傅里叶变换去隔行算法,使隔行的场条纹插补 成逐行的帧条 纹,因而从每一帧彩色变形条纹中可重构出6帧去隔行灰度相移变形条纹,形成两组三步相 移的条纹,利 用相位测量轮廓术(PMP)可重构出两个不同时刻的运动姿态面形信息。从理论 得出,去隔行彩色变 形条纹重建的面形保持了传统PMP的测量精度;实验证实了本文所提出的有效性和可行性, 并且将其应用到运动物体姿态检测中,使检测运动姿态的 信息量提高1倍。     

人体外形三维光学测量方法的研究

提出了人体外形数据光学非接触测量的新方法。采用栅光源入射测量人体尺寸,CCD摄像机得到有变形的轮廓条纹图像,应用透射投影方程建立数学模型,根据图像推导出条纹的空间三维信息计算条纹的长度。与其他三维物体光学非接触测量方法相比,具有测量速度快、在视场区域内不需要机械扫描便可得到被测人体表面的外形尺寸、图像处理容易、受噪声影响小及计算方法简单。详细讨论了CCD摄像机参数的标定,给出了实验结果,分析了误差产生的原因。     

一种脉冲激光雷达与摄像机标定方法的研究

激光雷达和CCD摄像机各自都具有快速获取物体空间信息的能力,广泛应用在真实场景的三维建模中。激光雷达与CCD摄像机数据融合面临的首要问题是二者之间坐标系的标定,针对脉冲激光雷达和CCD的特点设计了一种三维标定靶,提出了一种改进的外部标定算法,利用主成分分析法拟合平面,提高了标定精度。将激光雷达和CCD标定算法运用在物体三维建模中,研究了基于外部标定算法的三维重建和纹理映射,取得了较好效果。     

分离物体三维测量的彩色结构光编码新方法

提出了一种结合颜色、格雷码和正弦光栅的编码新方法,用于测量空间分离物体的三维面形。该彩色格雷码正弦条纹图案表现为用颜色信息编码的正弦条纹图案,利用此条纹图案来记录物体的三维面形数据。首先投射一幅彩色格雷码正弦条纹来调制被测物体的三维信息,摄像机拍得物体表面的变形条纹图,然后应用傅里叶变换方法获取截断相位,根据编码特征进行解码来指导截断相位的展开,获得展开相位,进而恢复出物体的三维面形。该方法编码稳定,解码方法可靠,只需要拍摄一幅图,就可以较好地重建空间分离物体的三维面形。空间分离物体的实验结果以及与基于调制度排序的截断相位二维空间展开结果的对比,均证明了该方法的正确性和可行性。     

基于双目会聚型立体摄像机的目标深度测量

目标物体的三维测量是双目立体视觉的一项重要任务。基于视差的平行摄像机模型是最常见的用于三维重建的双目摄像机模型。一般双目立体摄像机不是严格平行的,所以采用上述方式进行三维重建时需要进行极线校正。提出了一种新的用于三维测量的双目摄像机模型,该模型针对一般常见的非平行的会聚立体摄像机模型。采用该模型进行目标物体的三维测距时,根据摄像机标定得到的相对外参,即可快速得到目标物体的深度信息。同时,本文从分辨率的角度对提出的深度测量方法进行了精度分析。实验结果验证了提出方法的有效性和可靠性。     

基于FTP的三维轮廓测量方法及实验

为了快速、高精确度地得到物体的三维轮廓信息,在此利用傅里叶变换轮廓术,将被测物体置于光栅投影下,采集变形光栅图像,根据被测物体表面的高度与相位差之间的映射关系,通过在计算机中与参考光栅原像的比较分析,以获得被测物体的三维轮廓信息。实验中搭建了由LCD投影仪、CCD摄像机、图像采集卡和光学导轨等组成的光栅投影测量系统的硬件平台,提出了用1台计算机同时控制投影和采集处理光栅图像,根据映射关系在多次实验中不断修改优化测量参数,做到既不影响视场范围,又保证较高的测量精度,并给出了由计算机重建后较好的三维轮廓图像精度及其实验的测量误差分析。     

三次序列闪光阴影照相系统研究

首次提出三次序列闪光正交阴影照相系统,在高分辨率CCD相机曝光时间内,脉冲激光器发出三次序列闪光,照明飞入视场的高速运动物体,得到运动物体三个位置处的阴影图像。这种阴影照相站实现了相当于传统三个阴影照相站的功能,且能解决小口径弹丸章动周期内布站间距过小的难题,将在现代靶道测量中获得广泛的应用。     

大视场线结构光两轴测量系统

提出了一种由CCD摄像机、线结构光投射器和两个回转工作台构成的大视场线结构光2轴测量系统。通过两个回转工作台的转动使线结构光平面扫过被测物体1周,在1次装夹下测量出物体的1周全貌。首先建立了由二维摄像机像面坐标系向被测物体转台坐标系变换的数学模型;利用标准球作为标定器具,根据线结构光平面中标准球的球心坐标和2转台转角可确定1个"共轭对",利用多组"共轭对"求出了系统模型中的未知参数;从而根据两个回转工作台分别转动的角度和CCD二维图像可获得线结构光平面上点的三维数据。实验结果证明,这种方法具有较高的测量精度,能在1次装夹下完整测量结构复杂物体的1周全貌,同时具有视场大、结构简单和成本低的优点。     

基于反向条纹投影的动态物体形变测量

本文提出一种应用反向条纹投影技术对动态三维物体进行形变测量的方法。该方法应用反向条纹投影原理,首先根据绝对相位测量法计算出反向条纹,然后投影反向条纹图到动态形变物体表面,并用高帧频摄像机跟踪记录物体表面反向条纹的动态变化过程,成像面上的反向条纹只在待测物体有形变的区域发生弯曲变形,没有形变的部分则仍然保持直条纹,显明地记录了形变物体的变形,处理时经过傅里叶变换、频谱滤波、傅里叶逆变换等就可以得到形变物体的面形变化。可以只处理物体产生形变的部分,滤波过程也就变得比较简单。对振动过程中的薄膜形变进行了测量和分析,证实了该方法的有效性。     

激光光栅显微投影法表面微观形貌测量系统的研制

本文研制了基于激光光栅显微投影法的表面微观形貌测量系统。该系统由激光器 ,CCD ,两个显微物镜 ,图象采集卡 ,计算机和数据处理软件组成。两个显微物镜一个用来将光栅进行缩小投影到被测物体的表面上 ,形成被被测物体表面高度所调制的条纹 ;另一只显微物镜则将被调制的条纹图像成像到CCD的靶面上 ,CCD采集的图像输入到计算机中进行相关计算而得出被测表面的微观形貌。本文介绍了该系统的测量范围和分辨率计算方法 ,并对实验数据进行了可靠性分析。结果分析表明 ,该系统能可靠地测量物体的表面微观形貌。     

一种红外相机的像面标定

本文通过对红外相机的光机结构、成像介质TDICCD的工作原理、成像原理的简单描述.从光学成像,机械装调的角度出发介绍了一种红外相机的像面标定方法,即相机通过离轴反射式平行光管对黑体上的目标直接成像,通过观察与CCD相连的示波器显示的电信号的幅值强弱来判定是否调准像面.经实际应用证明,该标定方法是一种切实可行的方法,适用于实际工程.     

激光淬火过程实时检测系统的设计

为了研究激光淬火过程中工件加工质量,研制了一套新型激光淬火动态检测系统.采用CCD实时采集淬火过程红外热辐射图像数据,通过合理选择CCD型号,消除了检测过程中图像过饱和现象.计算机图像处理将彩色图像转换为灰度图像,并对灰度图像进行伪彩色处理和阈值分割处理,获得了加工过程中硬化带宽度数据,设计出实时检测软件系统.结果表明...     

采用GPS数据实现激光反射方向的控制

利用GPS测得激光预定反射方向上某目标的三维坐标,转化成相对平面反射镜中心的方位角与俯仰角,通过控制平面反射镜的法线方向达到反射激光到达预设目标的目的.结果表明该方法简单、容易实现并且精度较高.     

激光三角法改进的显微镜快速自动对焦方法

为了满足TFT-LCD显微镜光学检测系统在工业上的需求,基于激光三角测距法提出一种改进的显微镜快速自动对焦方式,并建立了光路数学模型。该方法在可见光光路中加入一路808 nm波长的激光,激光光束在被检测物体表面反射后经过一系列光学器件投射在CCD相机上形成一个半圆光斑。以对焦完成时CCD上的光斑半径最小为基准,给出了离焦量与光斑信息探测量之间的数学模型关系,实时控制PZT进行自动调焦。根据给定的数学模型,利用高斯曲线拟合对光斑中心进行定位并计算离焦量,实现对实时控制压电陶瓷的自动对焦。在50倍物镜下的实验结果表明:实际测量值与理论值有很好的线性度,在±30μm的对焦平面上对焦重复定位精度可达到0.2μm,对焦时间在0.26 s。与传统的显微镜对焦方法相比,该方法有较高的精度、较好的线性度和更高速等优点,可满足工业光学检测的需求。