改进格雷码条纹投影三维测量方法

传统的格雷码加相移法已经广泛应用于三维测量,但是相位解包裹一般需要投影多幅格雷码条纹,如何实现快速、准确的三维测量仍具有一定挑战性。提出了一种基于几何约束的改进格雷码条纹投影三维测量方法,可以有效减少格雷码条纹的数量。为了实现高速条纹投影,使用二值抖动技术将8位正弦相移条纹转换为1位二值图像。总共使用六幅条纹图像,其中三幅相移条纹用于计算截断相位,三幅格雷码条纹用于对截断相位进行初步展开获得伪展开相位,最后利用几何约束对伪展开相位进行解包裹获得绝对相位。实验结果表明,所提方法可以有效地重建被测物体的三维形貌。     

基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量

提出了基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量方法。由计算机产生相移步长为π/2的4幅正弦条纹图像,利用液晶投影仪投影到被测物体表面,由CCD相机同步采集获得含有形貌信息的畸变条纹图并保存在计算机中,通过四步相移算法获得条纹相位信息。对于表面形貌不连续的物体,通过4幅畸变条纹图灰度算术和运算并进行二值化处理定位阴影或暗背景,利用二值图像修正解调的相位从而得到正确相位。实验结果验证了本方法的有效性。     

一种改进的单帧变形条纹在线三维测量方法

分析了单帧相位测量轮廓术(PMP,phase measuring profilometry)中影响测量精度的因素,提出了基于改进的Stoilov等步算法的在线三维测量方法,从而避免了CCD采图过程中由于抽样、量化以及取整造成的条纹周期部分缺失对满周期等相移算法的影响。较等相移满周期算法,Stoilov等步算法具有只需相移步长相等、相移步数与相移量乘积无需2π整数倍的优点,降低了对子图相移量的要求,提高了基于单帧图像的条纹投影轮廓术用于在线检测的精度。计算机模拟和实验均验证了本文方法较等相移满周期算法精度提高了3～5倍。     

改进的阶梯相位去包裹算法研究

为减少投影条纹数量,提高测量速度,提出了一种 改进的阶梯相位去包裹算法。算法 采用彩色条纹投影测量物体三维形貌,将正弦和阶梯相位条纹分别输入彩色图像的红 色和蓝色通道构成彩色条纹,由DLP投影仪将四步相移彩色条纹投影到待测物体上,由彩色 CCD相机采集。利用颜色分离技术得到2组四步相移条纹图,其中一组为4幅正弦条纹,由四 步相移法求得正弦条纹包裹相位,另一组4幅阶梯相位编码条纹图,由与正弦条纹周期一致 的阶梯相位构成,经阶梯相位解码确定条纹级次,利用自校正算法去除条纹级次噪点后,实 现相位去包裹。进行了实际测量,结果表明,本方法 测量精度与采用四步相移法相当,但只需4幅条纹图,有效减少了投影和采集的条纹数量, 提高了测量速度。     

不用专门相移装置的三维面形测量

提出一种不需要专用相移装置实现相移，主要利用数字图像处理技术实现三维面形测量的方法，研究结果表明，用原干涉图像及1幅以上的移值条纹图主可能实现物体三维面形的测量。     

用液晶光阀实现大尺寸物体光学三维轮廓测量

提出一种用液晶光阀把计算机模拟正弦分布且具有一定榴移量的多幅干涉条纹投影到三维物体上，通过CCD采集被物体调制的变形条纹，在同一位置用计算机窗口来控制相移，实现对物体的光学位相三维轮廓测量，同时针对测量系统误差进行分析和讨论。     

基于相移轮廓术的双采样运动物体三维重构EI北大核心CSCD

相移轮廓术因其高精度和高鲁棒性广泛应用于三维重构。由于需投射多幅条纹图到物体表面,相移轮廓术要求物体在重构过程中保持静止,导致运动物体的三维重构精度较低。文中提出了一种基于相移轮廓术的双采样运动物体三维重构方法。首先调整相机和投影仪时序,使投影仪投射一幅条纹图的同时,相机完成两次采集。然后分析物体运动对双采样条纹图的影响,并建立条纹描述方程。结合物体的运动信息,提取混合相移条纹图中的相位信息。最终对拍摄条纹图进行复用,提高运动物体的三维重构帧率。实验结果表明,该方法不仅可以精确重构运动物体,减少运动误差,还在投影速度受限的前提下提高了运动物体的三维重构帧率。     

一种适合低信噪比投影栅的时空二维相移算法

提出了一种适合低信噪比投影栅的时空二维相移算法。首先设计四步相移正弦光栅条纹图,由DLP投影仪投影到待测物体表面,再由CCD相机采集受物体形貌调制的变形条纹图;然后对其中一幅变形条纹图进行傅里叶变换以确定抽样间隔,再对4幅相移条纹图用相移法求得条纹背景和调制幅度后,对每幅变形条纹图做归一化处理;对每幅相移条纹图在空间域进行下采样抽样和灰度插值,构建相移莫尔条纹图,得到多帧时空域相移条纹图;对多帧时空域相移条纹图按时空二维相移法处理求得莫尔相位,再将莫尔相位与抽样点相位叠加求和得到变形条纹图对应的相位数据;最后,以面膜作为样品进行了实验测量,结果表明,经典四步相移法重构的物体形貌出现明显失真,而本文方法能较好恢复物体的三维形貌。     

数字图像处理在三维轮廓形貌测量中的应用

在阐述移相干涉法测量物体三维轮廓基本原理的基础上，对测得的干涉图像进行预处理，并根据条纹扫描波面位相实时检测的数学模型对处理的图像进行计算和高通滤波后，得到了高精表面粗糙度样块的三维轮廓形貌，很好的解决了表面粗糙度三维测量的问题。     

基于单色条纹投影的高动态范围物体表面形貌三维测量

条纹投影轮廓术以其高速、高精度的优点在机械零件自动在线检测、汽车制造、文化遗产保护等领域得到了广泛的应用。然而，传统的条纹投影采用单一曝光时间或单一投影强度来测量高动态范围的物体，在反射率较大的区域会发生过度曝光，超过相机传感器的最大亮度范围，导致无法获得真实的强度和准确的三维数据。为解决此问题，利用彩色相机对单色条纹投影的不同颜色通道响应，提出了一种基于单色条纹投影的高动态范围物体表面三维测量方法。该方法投影蓝色条纹图到被测物体表面，彩色相机从另一个视角采集彩色条纹图像。从采集的彩色条纹图像中分离蓝绿通道对应的两个条纹图像。从蓝绿通道条纹图像中选择不饱和且调制度最大的一组像素生成蓝绿通道的掩膜图像，利用蓝绿通道的掩膜图像和蓝绿通道条纹图像合成高动态图像。然后应用相位解算方法和系统标定，实现高动态范围物体表面形貌的三维测量。实验验证了该方法的有效性。所提方法一方面减少了投影图像的数量，避免了复杂的计算问题，提高了测量效率；另一方面，不需要额外的硬件设施。     

基于空域相关的多聚焦图像融合

提出了一种基于空域相关滤波的多聚焦图像融合算法.利用小波多孔算法将原图像分解,得到与原图像同样大小的低频近似图像和高频细节图像.选择低频系数时基于绝对值最大原则,高频信息先计算相邻小波面对应点的相关性,取相关性大的小波系数作为融合图像的小波系数.实验表明,该方法能简单有效地将各图像的信息集成在一起,完好的保留各图像的边缘和纹理信息.     

3-D Measurement of Solder Paste Using Two-Step Phase Shift Profilometry

A two-step phase shift profilometry method (2-step PSP) with prefiltering and postfiltering stages is proposed to reconstruct the 3-D profile of solder paste. Two sinusoidal patterns which are pi-out-of-phase are used in the 3-D reconstruction. The new method uses only two fringe patterns rather than four as the four-step phase shift profilometry (4-step PSP). In Fourier transform profilometry (FTP), a bandpass filter is required to extract the fundamental spectrum from the background and higher order harmonics due to camera noise and imperfectness of the pattern projector. By using two pi-out-of-phase sinusoidal fringe patterns, the background term can be eliminated directly by taking the average of the two fringe patterns. The fringe pattern which is close to its ideal form can also be recovered from the averaging process. Prefiltering is utilized in filtering raw images to remove noise causing higher order harmonics. Hilbert transform is then used to obtain the in-quadrature component of the processed fringe pattern. Postfiltering is applied for reconstructing an appropriate 3-D profile.     

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.     

JPEG2000对PMP图像压缩效果的定量研究

探讨了新一代静态图像压缩标准JPEG2000在三维面形测量中的应用.针对三维面形测量中的相位测量轮廓术,在减少图像存储空间,同时又不明显降低图像应用质量的前提下,采用了JPEG2000有损压缩技术对光栅投影图进行压缩.对相移法中得到的变形光栅图进行不同压缩比的压缩,比较了压缩后重构图像展开的相位与未经压缩的原图展开的相位之间的误差.通过定量计算压缩前后相位函数间的最大误差和均方根误差,分析了在相同压缩比的条件下,三维面形复杂程度与三维重建误差的关系.文中还比较了不同相移次数的光栅投影图的压缩对相位误差的影响.本文的研究结果对在相位测量轮廓术中合理的选择JPEG2000图像压缩比具有参考价值.     

Efficient positive coefficient algorithm for image processing

An efficient method for converting a 2-D signed coefficient value FIR filter into a positive coefficient value filter while preserving its original frequency and phase responses is presented. This technique significantly improves the efficiency of an image processor.     

充分利用SAR图像中动静目标信息检测动目标

本文结合遗传算法,研究同时利用SAR(Synthetic Aperture Radar)图像中动静目标信息检测动目标的高效算法,进一步揭示单通道SAR/GMTI的潜力.单通道SAR图像中包含着动目标和静止背景信息,在SAR图像方位向信号中,以对称搜索二次相位和对称带通滤波(通带针对动目标频谱)所得两图像模差的绝对值检测动目标,既利用其中的静止背景信息抑制杂波,又利用其中的动目标信息聚焦动目标能量,能获得更好的动目标检测性能.     

基于低速面阵CCD的正弦相位调制干涉测量

正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于表面形貌测量时,需要帧速高于300 frame/s的图像传感器,同时要求调制信号频率与图像传感器帧速成确定的整数倍关系。提出一种基于低速CCD(30 frame/s)的帧速可调的高速图像传感技术,通过控制每帧像素总数提高CCD帧速,研制出一种高帧速图像传感器,帧速可达300~1600 frame/s,且每帧大小连续可调。将该CCD传感器用于正弦相位调制干涉泰曼-格林干涉仪,测量镀膜玻璃板表面形貌,当CCD图像传感器的帧速与调制信号频率呈16,8,4倍的关系时,得到玻璃板表面形貌的轮廓平均算术偏差Ra小于1.8 nm,重复精度优于3 nm。     

相移量校准提高正交复合光三维测量的精度

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合i维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法.首先从参考平面的复合光栅像中解调获得各帧相移正弦条纹,通过频域滤波的方法获取条纹的基频分量,计算出各帧...     

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。     

Shape-based interpolation of tree-like structures in three-dimensional images

Many three-dimensional (3-D) medical images have lower resolution in the z direction than in the x or y directions. Before extracting and displaying objects in such images, an interpolated 3-D gray-scale image is usually generated via a technique such as linear interpolation to fill in the missing slices. Unfortunately, when objects are extracted and displayed from the interpolated image, they often exhibit a blocky and generally unsatisfactory appearance, a problem that is particularly acute for thin treelike structures such as the coronary arteries. Two methods for shape-based interpolation that offer an improvement to linear interpolation are presented. In shape-based interpolation, the object of interest is first segmented (extracted) from the initial 3-D image to produce a low-z-resolution binary-valued image, and the segmented image is interpolated to produce a high-resolution binary-valued 3-D image. The first method incorporates geometrical constraints and takes as input a segmented version of the original 3-D image. The second method builds on the first in that it also uses the original gray-scale image as a second input. Tests with 3-D images of the coronary arterial tree demonstrate the efficacy of the methods.