傅里叶变换轮廓术中抑制零频的新方法

基于条纹投影的傅里叶变换轮廓术(FTP)是一种非接触、快速的光学三维面形测量方法.将短时傅里叶变换引入傅里叶变换轮廓术中,通过合适滑动窗口把变形条纹分成许多局部条纹段.计算每一个局部变形条纹的归一化傅里叶谱,提取零频分量,从中重构出变形条纹的零频分量.再计算原变形条纹的归一化傅里叶谱,并从中减去零频分量,以达到利用一帧变形条纹就可以抑制或消除零频分量对傅里叶变换轮廓术测量的影响,使得携带被测物体高度信息的基频分量的扩展几乎可以达到零频,而不发生混叠,相当于达到了π相移技术消除零频的效果.同采用π相移技术来消除背景光场的改进傅里叶变换轮廓术方法相比,此新方法仅需要对CCD获取的一帧条纹图进行处理,测量装置简单,随着计算机处理速度的提高,使傅里叶变换轮廓术能真正发挥其快速测量的优势.     

基于PMP的钢轨三维面型复原及表面缺陷检测

随着现代轨道交通高速和重载的发展,轨道磨损问题加剧,对钢轨的外形尺寸及表面缺陷检测的需求也愈加突出。相位测量轮廓术(PMP)具有非接触、高精度、易于自动控制的特点,常用于精密三维面型复原。基于PMP技术及Stoilov相移算法,采集三帧具有固定相移的钢轨外形变形条纹图像,用枝切法进行相位展开,重建了钢轨的三维面型分布,并对钢轨表面人造缺陷进行复原和测量。该方法为轨道磨耗及表面缺陷的高精度在线检测提供良好借鉴。     

一种虚条纹相移算法在结构光三维测量中的应用

相移法测量三维轮廓具有原理简单、计算速度快等优点。然而此法至少需要采集3幅以上干涉图像,且在实际操作中由于很难产生绝对的相移量而给测量带来误差。应用虚条纹相移算法只需要采集一幅图像便可恢复出物体的三维轮廓,其基本手段是先获得原始图像的基频值f0,根据此频率通过计算机生成具有π/2相位差的两虚条纹图像cos(2πf0x)和sin(2πf0x)。然后分别与原始图像进行混叠,将混叠后得到的图像进行低通滤波,再结合相移算法恢复出原始物体的三维轮廓。此法既保持了相移法本身的优点又解决了其需要采集多幅图像以及无法实现绝对相移的问题。另外低通滤波本身的去噪特性给在非陡变物体测量中高频噪声的去除带来方便。     

一种改进的消零频傅里叶变换轮廓术

为提高傅里叶变换轮廓术(FTP)的测量精度和范围,提出了一种改进的消零频FTP。将两幅随机相移正弦条纹通过DLP投影仪投射到待测物体上,由CCD相机采集受物体形貌调制的变形光栅条纹图,将采集的两幅条纹图相减得到无零频的条纹差图。对条纹差图进行快速傅里叶变换(FFT)后,通过简易滤波器提取基频成分,将其与彩色条纹或复合光栅投影相结合,可实现单次投影。理论和实验证明了本方法的可行性。     

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。     

三维面形测量中小波变换和傅里叶变换的对比研究

傅里叶变换轮廓术（Fourier transform profilometry,简称FTP）进行三维面形测量时,若无频谱混叠,可以得到很好的测量效果。但由于FTP是全局变换,频域内丢失了空间信息。当被测物体形状复杂或被噪声严重污染时,频域中频谱分布展宽,可能发生频谱混叠,导致基频分量提取不完整,从而不能正确地恢复出被测物体。本文利用小波具有的局部分析能力和噪声抑制能力,采用小波变换的方法（Continuous Wavelet Transform,简称CWT）从混叠条纹和噪声条纹中提取出完整的基频分量。我们采用Morlet复小波函数对变形光栅条纹进行处理,详细研究了CWT和FTP两种方法在不同情况下的优缺点,并通过计算机模拟和实验证实理论分析的正确性。     

一种用线阵CCD测量物体表面三维轮廓的新方法

提出了一种用线阵CCD对物体三维轮廓进行测量的新方法,通过矩形光栅离焦投影,产生正弦光场,利用线阵CCD对物体进行扫描采样,采用三步相移技术进行相位解调,对物体三维轮廓进行测量,重点分析讨论了用线阵CCD对物体三维轮廓进行测量的原理和特性,并给出了试验简图及实际测量结果。     

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.     

利用灰度图减小Fourier变换轮廓术的频谱混叠

本文利用常常被人们忽略的灰度图中包含的频谱信息来减小零频分量对基频分量的影响。先记录一帧被测物体灰度图，然后投影正弦条纹到被测物体表面，记录变形条纹图。在对变形条纹图进行处理以前，先从变形条纹图中通过灰度图消除非均匀反射率对变形条纹的影响，得到均匀的变形条纹分布。文中给出的理论分析和实验结果可以证明：该方法可以限制零频分量的扩展，提高了FTP测量范围和精度，且测量系统简单，无相移装置。     

相移阴影莫尔轮廓术的相位去包裹处理新技术

文章将相移方法引入传统的阴影莫尔轮廓术中，通过三步相移法得到三维物体的相位分布图。并半原来提出的变精度二次测量相位去包裹方法引种为更一般、更实用的方法，首次利用改变光源位置实现变精度测量。     

基于超声合成孔径的物体三维轮廓成像技术

文中研究了采用超声合成孔径技术对物体进行三维轮廓成像的方法,通过超声合成孔径成像的数据得到轮廓线图像。根据探头移动轨迹建立三维坐标系,将轮廓线转换点云数据,其中利用边缘检测提高轮廓线的精度,通过轮廓线间的位置关系得到物体表面数据,结合表面数据复原出物体三维轮廓。实验结果表明,采用超声合成孔径技术可以实现物体的三维成像,是又一种有应用价值三维成像技术。     

DMD芯片在光栅投影三维轮廓测量技术中的应用

光栅投影成像法经常用于物体的非接触形状测量和形变测量。通过莫尔相移法,可以实时获得物体表面的等高轮廓线。但是在测量高速运动物体三维轮廓图像时误差较大,因为相移法需要拍摄几张经过相移后的变形光栅。在加入了DMD芯片后,可以在CCD的一帧图像时间内完成所有的相移后变形光栅的图像拍摄,有效地降低了高速运动物体三维轮廓成像的误差。     

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。     

基于线阵CCD阵列的在线检测方法

利用矩形光栅离焦投影,产生正弦光场,通过三个严格排列的线阵 ＣＣＤ阵列对物体三维轮廓进行扫描采样测量,一次扫描就可以获得三幅相位图。利用三步相移技术即可解调高度信息,避免测量过程中的相移操作。本文重点讨论了该方法的原理和特点,并给出试验简图及实际测量结果。     

基于双频复合光栅投影的陡变物体三维面形测量

针对复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP)对于陡变物体其单一的调制频率难以满足相位展开与解相精度对频率的不同要求,提出一种包含两个调制频率的复合光栅投影方法。与CFTP相比,本文方法用低频指导高频进行相位展开提高解相精度,相邻两载波通道间交流分量的频谱混叠程度明显降低,并且同样达到π相移技术将测量范围扩大3倍的效果。模拟和实验均验证了本文方法的有效性。     

提高傅里叶变换轮廓术测量精度的新方法

在傅里叶变换轮廓术 (FTP)测量方法中 ,成像装置获取受到物体高度调制后的变形结构光场 ,通过傅里叶变换 ,滤波和逆傅里叶变换恢复出物体高度分布。频谱滤波是FTP中很重要的一个过程 ,也是影响FTP测量精度的一个重要因素。通常滤波是手工选择合适的滤波函数和滤波窗口大小 ,窗口太小 ,表示物体细节的高频信息将丢失 ;窗口太大 ,无法消除噪声。本文提出一种新的滤波方法 ,无需手工选择滤波函数 ,可以很好地保留物体高频信息并消除随机噪声 ,从而提高FTP的测量精度。计算机模拟和实验证实了所提方法的有效性     

光学三维轮廓测量技术综述

三维物体表面轮廓测量是获取物体形态特征的一种重要手段。本文分类讨论了光学三维轮廓测量中所采用的技术，介绍了各种技术的基本原理及特点，并重点描述了以相位测量方法为基础的几种典型光学轮廓测量方法，为今后正确和广泛应用三维传感技术提供了参考。     

条纹投影轮廓术系统模型与标定综述

条纹投影轮廓术能较好地兼顾系统灵活性与测量精度,是光学三维表面成像与测量的主流技术。利用条纹投影轮廓术进行三维成像,首先需要建立合适的系统模型,然后通过系统标定来确定描述模型的系统参数,最后利用标定的系统模型进行三维重建,获得物体的三维表面形貌。由此可见,系统标定与系统模型密不可分,对三维成像的性能有直接影响。根据相位-三维映射和双目立体视觉两类不同的工作原理,对条纹投影轮廓术的系统模型和系统标定方法进行了综述,并简要总结了评估系统精度的方法和依据。     

一种提高复合光栅实时三维测量精度的方法

提出了一种采用组合滤波窗提高复合光栅实时三维测量精度的新方法,通过对复合光栅相位测量轮廓术(PMP)原理的分析,发现当从采集的变形复合光栅中解调相移变形条纹时,解调精度与滤波窗的选择有关。通过对几种常见滤波窗函数的分析和比较,设计了一种将汉宁窗和矩形窗相结合的新型滤波窗。由于组合窗的滤波精度与物体频谱分布情况(面型情况)有关,在复合光栅三维实时测量中,对频谱成分适中的Peaks函数物体进行数字模拟,得到测量该类物体所需的组合窗口优化参数分布图,用得到的理论数据指导处理频谱成分适中的实物实验,有效提高了复合光栅实时三维测量精度。数字模拟和实验均证实了该方法的有效性和适用性。     

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。