基于条纹投影的高速三维形貌测量技术发展综述

在虚拟现实和增强现实、智能制造检测、材料性能测试等需要对动态场景进行三维建模、对动态过程进行深入分析的领域中,高速三维面形测量技术具有重要的科学研究意义和广泛的应用价值。随着高速动态场景测量需求的日趋增长和测量硬件设备的迅速发展,相应领域的研究热点逐渐从简单静态场景的三维测量转移到复杂动态场景的测量中。以测量任务需求为主线,综述基于条纹投影的高速三维测量技术在硬件和算法上的研究进展,随后分类比较已有技术各自的优缺点,给出不同测量任务下的方法选择建议,最后总结基于条纹投影的高速三维形貌测量技术所面临的挑战和潜在发展动向。     

基于多线结构光的胶体几何参数三维测量

针对单个线结构光传感器在涂胶检测中存在检测盲区的问题,提出一种利用三个线结构光传感器组合测量的方法对胶体进行三维测量,三个线结构光环绕胶枪形成一个闭合的三角形光刀,垂直投射到待涂工件表面进行实时在线检测,采用张正友标定法进行相机标定,利用最小二乘平面拟合法完成光平面的标定,通过测量标准块来分析三个线结构光传感器的测量精...     

表面粗糙度光切显微镜测量系统的研制

以光切法测量原理为基础,采用CCD摄像头和传统光切显微镜,使用VC开发工具和图像处理技术开发了一套材料表面粗糙度测量系统。根据光切显微镜下材料表面粗糙度图像有明显方向性的特征,使用旋滤波方法对图像进行预处理,并与传统的几种滤波方法进行了比较,同时讨论了滤波窗口的大小和切线方向采用的滤波方法对粗糙度测量结果的影响。该测量系统能够测量新国标中的全部参数,并能进行在线测量。介绍了系统的标定方法,对影响测量精度的主要误差因素进行了分析,并对算术平均偏差Ra为3.2μm的标准粗糙度比较样块进行了测量,测得的结果是:Ra约等于2.93μm,相对误差约为-8.5%,低于该系统的示值允许误差。     

基于线结构光的三维测量系统关键技术研究

提出了一种基于线激光、工业相机 、步进电机和 计算机的结构光的单目视觉三维扫描测量系统,阐述了其工作原理,建立几何数学模型,搭 建了系统试验平台,并基于灰度平方加权重心法提取光条中心。实验结果表明, 系统测量误差小于±0.03mm,光条中心提取精度达到亚像素级,满 足工业测量应用需求。     

三维曲面激光快速自动测量系统

本文介绍了一种采用激光和ＣＣＤ光电子技术非接触三维曲面快速自动测量方法，阐述了该测量法的光学三角几何学测量原理。介绍了利用这种测量系统的配置，测量过程和测量数据采集与处理，用该测量系统对轿车模型作了实验测量，并取得了良好的实验结果，不仅生成了轿车模型的三维曲面立体图形，而且与实际模型基本吻合。     

基于相位编码的三维测量技术研究进展

结构光作为一种非接触式主动三维测量方法得到了快速发展。基于结构光原理的相位编码方法将码字以相位的形式嵌入到条纹的强度中,由于使用相位而不是强度来确定码字,对表面对比度、环境光和相机噪声不敏感,具有较强的鲁棒性。文中回顾了基于相位编码的三维测量技术研究进展,综述了基于相位编码的三维测量原理,包括初始相位的设计方法、编码条纹的产生方法、相位计算方法、条纹级次的获取与校正以及最终绝对相位的获取,给出了相关的实验结果,并指出了相位编码方法中的优缺点。最后,讨论了该技术面临的挑战,并指出了该领域今后的发展方向。     

光纤通信的测量技术

对光纤以及光纤通信系统的若干测量方法作了介绍。主要介绍了光发射机、光接收机以及光放大器的测量；光通信系统的传输性能和光通道的测量。     

异形曲面激光扫描测量技术应用研究

为了实现异形曲面的精确测量,利用激光扫描系统非接触扫描测量方法,以三坐标测量机为系统平台,结合激光扫描头和坐标测量机的优点,基于激光三角理论分析,采用样条函数逼近构建曲线和曲面,针对被测件进行了测量路径规划和模型构建,并形成误差比较图,实现方便、快速和可靠的异形曲面高精度测量与分析评估,可应用于多种复杂曲面零件的测量和质量控制,结果表示系统相对不确定度小于0.1%,具有较高的测量精度,其为异形曲面的精密测量提供了有效测量方法。     

三坐标测量机测量曲面的三维绘图法

介绍和分析了在三坐标测量机上测量曲面解决探头半径引起测量误差的几种常用方法,并提出用三维设计软件,处理三坐标测量机测量曲面的数据。消除了三坐标测量机探头半径引起的测量误差,提高了精度。探讨了三维绘图精度对测量精度的影响。     

一种改进的三坐标雷达测高方法

针对三坐标雷达双波束测高精度低及高度突跳问题,提出四波束测高方法,该方法在满足信号处理能力的情况下,采用四波束测量,利用回波幅度较大的两个波束进行仰角测量。用雷达设备进行实际测飞实验,测飞结果表明,该方法可以有效地提高测高精度,改善高度突跳现象。     

采用激光光刀的叶片三维面形测量方法

提出一种采用激光光刀的叶片三维面形测量方法。介绍了方法原理、系统结构、信息获取与处理方案,并给出了对实际飞机发动机叶片的面形测量结果。     

面向三维测量的光刀图像质量评价研究

基于光刀法的三维测量具有精度高、速度快的优势,而光刀中心的精确提取是该方法的关键,针对普遍提取算法的局限性,率先提出引入光刀图像质量评价以提高提取算法的适应性,改进后期三维重建效果。基于光刀图像的特征以及噪声影响的分析,分别提出对比度、亮度、清晰度以及信息量等指标评价方法,进而提出总体评价方法,为提取算法进行适应性修正提供可靠地依据。     

一种基于相移技术的三维轮廓检测方法

光学三维轮廓检测技术在工业生产控制与检测、医学诊断和机器人视觉等领域正占有越来越重要的地位.提出了一种将莫尔投影法与单片机控制的相移技术相结合的物体表面三维轮廓测量方法,有效地实现了物体表面三维轮廓的高速、自动高精度测量.     

三维物体形状检测与重构系统的研究

三维物体形状检测与重构技术是计算机图像处理技术的一个分支,在众多领域有着广泛的应用前景。文中介绍了基于面结构光投影法的三维物体形状检测与重构系统,阐述了测量原理,建立了数学模型,给出了系统检测与重构的步骤,并根据检测得到的三维点云数据的特点,提出了适合本课题的简单、有效的三角网格化方法。实验结果证明该系统能够进行有效的检测与重构,具有很好的应用价值。     

基于相移法的多目标运动物体三维重构

相移法可实现静态物体三维形貌的高精度重构,对于运动物体形貌重构则误差较大。其根本原因为相移法需要多个条纹图进行物体重构,而传统相移法理论没有包含物体的运动信息,无法描述物体运动对相位的影响。导致当物体在条纹图间发生运动时测量误差较大。针对以上问题,提出了一种利用物体运动信息对多个二维运动物体进行三维重构的新方法。不同的被测物体可具有不同的运动轨迹。首先,对多个被测物体进行识别并确定目标区域;然后,采用KCF算法对物体进行跟踪并使用SIFT算法提取物体运动前后的特征点,分别估计描述物体运动的旋转平移矩阵。将运动信息带入条纹描述方程中,获得包含运动信息的三维重构模型,最终采用最小二乘法提取正确的相位值。结果证明:该方法能有效地减少由物体运动引起的测量误差,扩展了三维测量的应用范围,具有较高的工业应用价值。     

基于数字条纹投影的三维形貌测量技术研究与实现

根据投影机和照相机的光学成像原理,借用双Ig测量系统的标定方法搭建了一套测量精度高、标定过程自动化的基于数字条纹的三维形貌测量系统,并采用最新的相位展开技术用较少的条纹图像完成相位展开,通过对人脸石膏像进行测量实验,验证了系统模型和测量方法的正确性。     

用投影全息干涉条纹测量物体三维面形

在以往投影测量三维面形的装置中,其产生激光干涉投影条纹的装置较大,且干涉条纹较容易受外界的影响而漂移和抖动,影响测量结果精度的提高,本文提出用离轴全息干涉条纹替代投影法的激光干涉仪投影条纹,并将其用于实际测量中,实验结果表明：该方法产生干涉条纹的装置简单,且不受外界振动的影响,光能利用率高,易于移相和解调,这使得三维形貌检测精度高、速度快、实用性更强。     

空间滤波器截止频率对三维形貌测量精度的影响

分析了在三维形貌测量中,对结构光调制图像进行低通滤波时,截止频率的选取对三维形貌测量精度的影响,并给出了三维形貌测量精度的处理过程和结果.对带有结构光调制的图像进行不同截止频率的空间滤波处理和比较.实验结果表明,该方法可以提高三维形貌测量的精度.