基于虚拟相位靶标的光栅投射三维测量系统标定

采用虚拟相位靶标方法实现光栅投射轮廓测量中三维空间坐标的标定,探讨了X、Y方向和高度Z方向标定的原理与关键技术,并对虚拟相位靶标进行了试验研究。实验结果表明：采用该方法只需要1个参考面图像序列就可实现X、Y方向坐标标定,简化了现有标定方法中至少需要采集2个图像序列的繁琐过程,而且标定后X、Y方向误差仅为0．1mm和0．2mm,高度Z方向的误差最大不超过0．2mm,标准偏差不超过0．040mm。     

复合光栅投影的相位测量轮廓术

本文提出一种利用复合光栅进行相位测量轮廓术的方法,将三个有一定相移的条纹合成一个彩色光栅,用此光栅进行投影完成相位测量轮廓术.该方法具有单帧测量、无相移误差的优点.文中给出了理论分析和计算机模拟.     

基于相位信息的三维视觉测量技术研究

随着三维视觉技术广泛应用于类镜面测量,对其精度的要求也日益严苛.基于相位信息的三维视觉测量技术,向被测物表面投影条纹光,然后获取经被测物表面调制后的图像,解调出待测物的相位信息,进而重建物体三维信息.通过论述相位测量轮廓术(PMP)和相位测量偏折术(PMD)的原理和检测流程,分析出该检测系统的误差来源.重点论述了4种P...     

基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术

相位测量轮廓术凭借其高精度、非接触的优点在现代生活中受到了极大的重视,但其应用却受到正弦光栅复杂制作工艺的限制。根据相位测量轮廓术的基本原理,提出了基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术。同正弦光栅相比,三角形分布光栅的制作工艺相对简单,更具有实用意义。对这两种方法的精度进行了比较和分析,并分别在无噪声的理想情况和有噪声的实际情况下,分析了光栅周期、条纹对比度以及物体最大高度对测量精度的影响。通过计算机模拟与实验表明,基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术具有较高的精度和可行性。     

模拟相位噪声测量系统

模拟相位噪声测量允许用相位噪声测量系统的本底噪声和振荡器的预测噪声曲线进行比较的方法,去选择或改变一种相位噪声测量技术。     

相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正

针对数字光栅投影的相位测量轮廓术系统,提出了一种投影光栅快速自校正的新方法。在实际测量条件下,严格约束测量系统间的几何位置是不现实的。因此,参考平面上的光栅条纹常表现为梯形畸变和周期展宽畸变,传统的标定过程难以完全消除。针对这些问题,设计了一种基于空间变换的投影光栅快速自校正方法。校正过程发生在投影仪光栅输出之前,与现有的补偿校正算法相比无需计算单像素点相位误差且不局限于特定相位计算方法,简单快捷,可在数秒内完成校正。在光栅投影三维轮廓测量实验中证明了该方法的有效性。     

复合相位测量轮廓术研究

最近提出了一种只投影一幅复合光栅就可测量物体三维面形的复合相位测量轮廓术（CPMP）,其中复合光栅是由四个不同频率的载频分别调制与其方向垂直的四帧相移条纹并叠加形成的。本文对CPMP在理论及实验上进行了进一步的研究,并将之与相位测量轮廓术（PMP）进行了比较分析。结果表明对于高度连续变化的物体的动态测量,CPMP具有较大的应用前景。这对于复合相位测量轮廓术的进一步应用具有实际指导意义。     

基于相位测量法测量透射式相位光栅的表面形貌

建立了一套基于马赫-曾德尔干涉仪的测量系统,获得了透射式相位光栅的相位信息并推算出光栅的表面形貌。给出了相位测量法的基本原理,运用傅里叶变换法和相位解包裹技术,对实验系统采集的干涉图的相位信息进行处理并计算出光栅的高度、周期和底角等结构参数。结果表明,该测量方法和系统能够精确地测量光学相位元件的表面形貌,具有较高的实用价值。     

相位光栅干涉传感在位移测量中的应用研究

伴随精密制造技术的快速发展,高精度的位移测量技术成为测量领域关注的核心问题。深入分析相位光栅干涉测量原理可知,相位光栅干涉传感的分辨率属于微米级,甚至可达纳米级,将相位光栅干涉传感用于位移测量中可大大提升测量精度。因此,设计一种基于相位光栅传感器的位移自动测量系统,系统采用高对称性的四象限光电管,确保收到的干涉条纹信号不存在分散性,获取高信噪比的两路正交光电差分信号;将信号通过前置方法、去噪、去除直流偏置以及差动放大后,处理为方波信号传输至GAL16V8(可编程逻辑器件)和单片机进行四倍频细分以及辨向处理后,使用12A/D芯片AD1674对信号进行模数变换,得到干涉条纹信号的瞬时相位角,依据该相位角获取光栅位移值,单片机依据位移值的线性逼近值修正位移测量误差。研究结果表明,该测量系统测量值与实际值的差值仅有0. 006μm,测量精度较高;与同类测量系统相比,可在短时间内完成高精度位移测量任务,在存在噪声的环境中进行位移测量时,该系统抗干扰性始终大于0. 8。     

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.     

双频光栅剖面术频率优化的分析与研究

提出了双频光栅中低频光栅频率范围的确定方法,并在Li研究的基础上对时间噪声存在时不同低频情况下双频光栅的频率优化问题,进行了理论分析及数值模拟。结果表明,低频光栅频率的提高,使得双频光栅的优化频率更高,并可获得更精确的三维物体重建,这对于不连续物体的三维重建尤其具有重要意义。     

位相法三维形貌测量数值模拟系统

设计了位相法三维形貌测量数值模拟系统.实验结果表明,该系统可以模拟相位测量的主要过程,根据模拟物体和系统参数对投影光栅进行有效调制,并利用行列法对调制光栅得到的包裹相位图正确解包裹.本系统为研究各种高效健壮的相位解包裹算法提供了模拟平台.     

立体视觉测量系统中三维拼接技术的研究

为了扩大立体视觉测量系统的测量范围,实现大型工件的高精度测量,提出了一种基于控制网的三维拼接方法。通过在被测工件四周设置辅助测量控制点,基于单位四元数法建立测量控制网,并采用Levenberg-Marquardt(LM)优化算法对测量控制网的测量精度进行优化,通过测量控制网将系统在不同测位获取的测量数据转换到整体空间坐标系下,获得全局测量数据,实现测量数据的三维拼接。实验结果表明,此方法不仅扩大了测量范围,而且提高了大型工件的测量精度。     

全息相移技术用于物体的三维面形测量

提出将全息干涉条纹和相移技术用于三维面形测量,首先利用相移进行位相解调,得到各点的包裹相位分布,再利用投影条纹最小二乘法得到的高度信息对位相进行去包裹处理,从而得到具有较高精度的位相测量和相应的三维面形测量结果.     

复杂场景双目立体视觉测量精确定位系统研究

针对某复杂场景下对特定目标进行精确定位测量的 关键问题,依据双目立体视觉测量原理,结合OpenCV视觉开 发库标定摄像机内外参数,利用结果校准目标图像,借助于标靶类型进行图像区域分割并计 算出目标位置坐标,以此实 现精确定位测量之目的。研究结果表明,对于所确定的1.4~1.6m目 标测距范围,采用平行双目视觉测量模型和相机小孔 测量模型,获得了距离误差小于10mm、横向误差小于2mm和响应时 间小于350ms的测量结果,在满足实时性的同时具有较高的定位精度 。     

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。     

共轴立体视觉深度测量

共轴立体视觉测距是一种深度恢复的新方法,利用光轴处于同一直线的两架相机,从单一角度获取图像信息,将三维空间的深度信息转换成二维空间的缩放视差,从而通过图像旋转与缩放、特征点提取、图像匹配、中心点估计等技术恢复深度信息。该技术具有测量系统体积小、实时性强等特点。介绍了该技术的深度恢复公式和算法,并设计了共轴立体摄影测距传感器,用实景实验和3DSMAX模拟实验对该技术进行了验证。试验结果表明,中长距离深度测量精度优于0．1％。     

改进的FIR低通滤波器解调相位的三维面形测量方法

通过对矩形投影光场的光学分析获得参考面上相位分布的解析形式,简化了采用FIR低通数字滤波器解调相位的三维面形测量过程,建立了一个微型计算机自动三维面形测量系统并给出了对实物模型的测量结果。