基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

为了解决动态面形测量中隔行扫描CCD相机记录动态物体表面变形条纹图像存在缺陷的问题,提出了傅里叶变换去隔行算法,即把隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,分别对每一单场图像进行傅里叶变换去隔行处理,再利用条纹分析法重建对应时刻的3维面形。理论分析得出单场傅里叶变换去隔行图像与对应的准确满帧图像相同的结论。结果表明,该方法可以很好地恢复条纹和重建物体,且简单实用,可用于基于空间相位检测、相位测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术等条纹分析方法的动态物体3维测量中。     

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。     

咀嚼过程人脸颊外形动态变化的光学三维测量

通过CCD摄像机快速获取由罗奇(Rochi)光栅投影到处于动态变化过程中人脸表面上的一系列变形条纹,经过傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换及相位展开等处理后得到重建的一系列脸部颊面面形,再现处于咀嚼过程中的人脸颊部动态变化过程。     

基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术

为了提高数字全息重构的精度,采用希尔伯特变换的方法对数字全息位相重构进行了理论分析和实验验证。首先利用傅里叶变换滤除全息图中的0级项,然后运用希尔伯特变换对已经滤除0级项的全息图实现90°相移,并构造出解析信号,从而可以求出物体的包裹位相,最后利用最小二乘法进行位相解包裹得到物体的真实位相;并将希尔伯特变换法与常规傅里叶变换法重构的实验结果进行了对比和分析,获得了标准偏差的对比数据。结果表明,该方法比常规傅里叶变换法重构精度要高。这一结果对提高位相重构的精度是有帮助的。     

分数傅里叶变换计算全息图

提出了分数傅里叶变换计算全息图 (FRTCGH)。采用分数傅里叶变换的快速算法和罗曼Ⅲ型迂回位相编码方法设计并制作了一个物体不同分数阶的分数傅里叶变换计算全息图 ,用罗曼Ⅰ型分数傅里叶变换光学系统再现原物体 ,得到了物体清晰的像。分析了FRTCGH和再现图像随分数阶变化的规律 ,讨论了分数傅里叶变换计算全息图与菲涅耳计算全息图之间的关系。     

窗口傅里叶变换的三维面形测量

由于窗口傅里叶变换具布局部分析特性，且局部谱比全局的谱更简单、更不容易频谱混叠。本文提出在基于频谱分析的三维面形测量中，用窗口傅里叶变换（WFT）代替传统的快速傅里叶变换（FFT）去获取三维物体面形分布。理论分析和实验结果表明：窗口傅里叶变换不但可以减小频谱混叠对测量精度的影响，并且若在窗口傅里叶变换的处理过程中，设置合理的“门限”，还能够有效的抑制噪声。从而在一定程度上保证了基于频谱分析的三维面形测量的精度。     

用付里叶变换时间积分特性求信号的频谱

我们知道,付里叶变换是对信号和系统进行频域分析的有力的数学工具,而且利用付里叶变换的性质可以大大简化许多变换的推导。例如当信号是由分段,直线组成时,由于这类信号经过两次求导,就可以得到由一系列延迟的冲激信号和冲激偶信号所组成的信号,也就是说原信号是这些奇异函数的两次积分,而这些奇异函数的频谱简单且容易记忆,所以我们常常利用付里叶变换的时间积分特性来求取这类信号的频谱函数。     

动态三维面形测量的研究进展

近年来,光学非接触三维面形测量技术被深入研究和广泛应用,其中常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面,利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像,再从中解调重建出被测物体的三维面形分布。与单帧图像的傅里叶条纹分析方法相结合,这种基于条纹投影的调制和解调技术被拓展应用到动态过程(物体)的三维面形测量和重建中,以满足日益增长的动态过程分析需求。回顾了近年来在基于条纹投影和傅里叶分析的动态过程三维面形测量以及薄膜振动模式检测研究中的进展,讨论了不同动态过程的测量方法和测量系统,给出了相关应用的实验结果。讨论了该技术的优点和面临的挑战,并指出了该领域今后的发展动向。     

附加斜面法用于三维物体面形计算

本文提出了一种新的三维物体面形计算方法。用硬件电路实现结构光特征提取,然后对畸变光条分布进行总体面形拟合处理。处理中得到附加一个斜面的物体面形,通过同样方法,得到斜面面形。将二者相减,即可得到实际物体面形。和一般方法相比,本文采用的方法具有数据处理量小、速度快、精度高等特点。     

基于隔行扫描奇偶场图像的动态物体三维面形测量

存基于傅里叶变换轮廓术(FTP)的动态物体三维面形测量中,选用隔行扫描CCD相机记录动态图像,由于其一帧中两场图像时间上的分离性,导致帧图像错位模糊,使测量误差增大甚至产生错误.针对这一问题,提出利用隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,各自直接利用FTP重建物体面形的新方法.理论分析得出单场图像与准确的满帧图像重建物体三维面形是完全相同的结论;仿真及实验结果都表明该方法的有效性.该方法既保持了原有准确帧图像的重建精度,又使整个测量系统的时间分辨率提高了1倍;实现简单快捷.     

3D shape from focus using LULU operators and discrete pulse transform in the presence of noise

3D shape recovery is an interesting and challenging area of research. Recovering the depth information of an object from a sequence of 2D images with varying focus is known as shape from focus. Focus value of an image carries information about the object and shape from focus is a method which depends on different focused value images. It reconstructs the shape/surface/depth of an object based on the different focused values of the object. These different focused valued images should be captured from the same angle. Calculating the shape of the object from different images with different focused values can be done by applying sharpness detection methods to maximize and detect the focused values. In this paper, we propose new 3D shape recovery techniques based on LULU operators and discrete pulse transform. LULU operators are nonlinear rank selector operators that are efficient with low complexity. They hold consistent separation, total variation and shape preservation properties. Discrete pulse transform is a transform that decomposes image into pulses. Therefore selection of right pulses, give sharpest focus values. The proposed techniques provide better result than traditional techniques in a noisy environment.     

基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法

为了克服光学三维传感中相位恢复困难的问题,提出了一种基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法.这种方法的特点之一是使得垂直于条纹方向特定长度的颜色序列是唯一的,从而建立了空间位置与颜色的对应关系.特点之二是相邻条纹之间具有最大色差,因而具有最大可区分性.将得到的彩色组合条纹投影到物体表面得到变形条纹,通过计算各种颜色条纹相对参考平面上条纹移动的距离,可以恢复出物体的高度.实验证明,该方法需要获取的图像少、计算时间少、精度较高,具有很强的抗干扰能力.     

基于线性相位FIR滤波的三维曲面的光学检测

利用一组规则机线投影到物体表面的畸变光珊，采用线性相位ＦＩＲ滤波技术解调出含有物体表面高度信息的相位。建立了一种较二维ＦＦＴ法更快，精度较高的光不检测技术。该技术只需采集一幅图象，不需要确定条纹级次，不存在“凹凸模糊”的问题。本文给出了一个典型试件的实验结果及分析。     

基于FFT的散斑干涉术测物体变形

在SPI测量变形物体三维位相的原理上,提出了用一个干涉图法,基于二维FFT实现了散斑干涉图三维位相测试的新方法。选用马赫-泽德干涉系统,用CCD分别接收物体变形前后的散斑图,将两幅散斑图相减可以得到变形物体的散斑干涉条纹图。应用MAT LAB软件编程对散斑干涉图进行二维FFT运算,获得变形物体的三维位相。由三维位相分布可以判读物体的三维变形,进而为后续分析物体的三维应力奠定基础。实验表明,该方法简单、速度快,精度可达到λ/10。     

基于形状特征的图像搜索研究

基于内容的图像搜索可以分为特征提取,对象表示和对象匹配.在特征提取中有色彩,纹理,形状和空间关系等特征,而形状特征能给人们带来非常直观的信息.在形状特征的边缘提取中采用Prompt edge detection方法来获取图像边界,并与Sobel 算子边缘提取法进行比较.在对象表示中采用边缘点的爬山序列,爬山序列能在对象移动,旋转和缩放后保持一致性,是一种较好的对象特征表示方法.     

基于缺损目标的CamShift序列图像跟踪方法

在标准CamShift算法对缺损目标进行跟踪的过程中,由于算法不能根据目标的变化实时调整跟踪窗口形状,造成跟踪窗口内包含缺损区域的背景图像信息,降低了目标的匹配能力,导致CamShift算法不能适用于缺损目标的跟踪。针对此问题,文中提出一种新的缺损目标CamShift序列测量图像跟踪方法,将目标模型和候选模型之间的相似...     

采用新投影技术的三维轮廓术

提出一种基于新的投影方式的三维面形测量技术。这项技术解决了传统投影方式在测量较大物体时带来的视场不够、亮度不均匀，从而影响测量范围及测量精度的问题。测试结果表明，该技术是简单、可行的。     

颜色编码正弦条纹实现孤立动态物体3维测量

采用常规条纹投影与相位分析方法,对动态物体,尤其是空间存在孤立区域、分布不连续的动态物体进行3维面形测量时,很难得到可靠的展开相位。为了解决这一问题,提出一种用颜色编码正弦条纹光栅投影测量的新方法。该方法使用二级编码的颜色信息来标记待投影的正弦条纹,从另一角度拍摄记录带有颜色信息的变形条纹图,根据编码特征进行解码获取颜色级次来确定条纹级次,并指导截断相位的展开,重建空间孤立动态物体的3维面形数据。结果表明,该算法的编码稳定、解码方式可靠,只需要拍摄1幅图就可以较好地重建空间孤立物体的3维面形。     

An Efficient VLSI Architecture for Normal I/O Order Pipeline FFT Design

In this paper, an efficient VLSI architecture of a pipeline fast Fourier transform (FFT) processor capable of producing the normal output order sequence is presented. A new FFT design based on the decimated dual-path delay feed-forward data commutator unit by splitting the input stream into two half-word streams is first proposed. The resulting architecture can achieve full hardware efficiency such that the required number of adders can be reduced by half. Next, in order to generate the normal output order sequence, this paper also presents a sequence conversion method by integrating the conversion function into the last-stage data commutator module.      

涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟

提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。