一种光栅条纹图像非线性矫正算法的DSP实现

为消除由LED线光源所导致的光栅条纹图像背景灰度和幅度的不一致性,提出一种以DSP(TMS320DM6437)为主要元件构建的玻璃条纹图像矫正处理系统。基于"曲线拟合"矫正算法,研究光栅条纹图像的矫正方法,实现对玻璃条纹图像的实时矫正,得到典型缺陷条纹图像。实验结果表明:光栅条纹图像处理系统运行稳定可靠,在该系统上实现"曲线拟合"矫正算法满足实时性要求,也可使矫正后的非均匀度降低,与软件求解算法相比,该系统可提高条纹图像的处理速度。     

双频光栅用于动态过程破裂表面的三维重建

针对在冲击炮轰等快变化过程的傅里叶变换轮廓术测量中,CCD的拍摄速度低于物体的运动速度导致对动态条纹的时间采样不足,提出了采用双频正弦光栅进行测量的三维轮廓术,以傅里叶轮廓术为基础,利用低频光栅条纹图的截断相位做标记条纹,跟踪锁定高频光栅条纹图的同一级次条纹,利用高频光栅的变形条纹进行动态破裂物体的三维面形重建,有效的解决了在快变化动态过程的三维测量中因时间采样不足和条纹断裂带来的问题,正确的获得了物体的面形分布.计算机模拟实验和对瓷砖破裂过程的实际测量验证了此种方法的正确性.     

非整数倍双频光栅投影的相位测量轮廓术

采用整数倍双频光栅投影的借助低频相位导向的双相位图成整数比例相位展开方法不可避免误差积累传递,由此提出了一种采用非整数倍双频光栅投影的新光学三维传感方法。非整数倍双频光栅条纹投影到物体上,两相位同时分别以特定相位间隔增长,CCD依次获取16帧变形条纹图,通过这16帧条纹图的强度,可有效地分离出两组受物体调制的对应频率变形条纹的截断相位。利用两组截断相位关系,进行绝对相位展开,避免相位展开中误差的传递,较好地重建了被测物体的轮廓。计算机模拟试验结果证实,该方法与采用整数倍双频光栅投影相比,测量高度为105mm的同一不规则物体时,标准偏差由0.821mm降低到0.760mm。     

基于彩色双通道投影的快速调制度测量轮廓术

针对传统调制度轮廓术测量速度较慢的问题,本文提出了彩色双通道投影的调制度轮廓术.该方法将两个正弦光栅通过不同的通道同时成像在被测物体上,两光栅像面不重合(相互离焦),采用彩色CCD采集条纹图,利用彩色CCD的色通道性质,分离出两个单一通道的条纹图,得到其调制度分布.由于调制度比值和物体高度存在一一对应关系,由此可重建物体三维面形.文中给出了实验的设计方案、信息获取的方法、实验结果及误差分析,讨论了影响测量精度的几种原因.实验结果表明,该方法测量深孔等面形复杂物体,测量速度快,算法简单,且可以达到较高测量精度.     

畸变测量中应用窗口傅里叶变换载频条纹分析

为了测量光学成像系统的径向畸变,提出了基于伸缩窗口傅里叶变换空间载频条纹相位分析的测量新方法.畸变分布测量转化为调制相位测量.首先,将纵向朗奇基准光栅作为模板,通过成像系统成为变形光栅即畸变像.接着采用伸缩窗口傅里叶变换提取畸变载频光栅条纹中心无畸变点的基频和相位信息,获得理想无畸变像的基频成分,然后对变形载频光栅条纹进行频谱分析,滤波提取基频信息、逆傅里叶变换、相位解包,提取径向调制相位分布,计算畸变图像的径向位置畸变分布.最后利用该径向位置畸变分布规律和双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.详细的理论分析和实验结果证明,该方法是可行的.     

虚拟光栅变频投影三维测量技术的研究

虚拟光栅变频投影三维测量技术采用多光束干涉条纹形成虚拟余弦光栅,将虚拟余弦光栅投影到被测物体上得到被物体形貌调制的变形虚拟光栅。通过调整多光束干涉的楔角改变虚拟光栅频率,将两幅不同频率的变形虚拟光栅经过光学接收系统成像在CCD像机上,对CCD像机记录的变频变形光栅图像进行综合处理从而获取被测物体的三位形貌。本文给出了这种测量技术的原理,实验结果表明,采用变频虚拟光栅投影三维形貌测量技术可以有效地解决三维测量中被测物体高度变化率过大引起相位展开困难的问题。     

基于相位测量轮廓术的复合光栅优化设计

基于复合光栅的相位测量轮廓术在物体三维信息重建中是一种非接触、实时的测量方法.通过对这种光栅的形成机理分析,发现当复合光栅中的空间调制光栅的频率一定时,其中相移光栅周期与三维重构精度有关,并且存在一个重构均方差最小值的相移光栅周期,其大小与被测物体的形貌有关.因此,可通过优化复合光栅结构的方法来提高测量精度.利用数字投影仪将连续改变相移光栅周期得到的复合光栅投影到物体,获取变形光栅图像来重建物体的三维信息,从周期数与均方差关系曲线中找到对应的复合光栅的最优化参数,以实现复合光栅最优化设计.通过数字模拟和实验都证实采用优化设计的复合光栅来提高物体的测量精度是有效的.     

电容层析成像三维图像重建研究

进行了电容层析成像(ECT)三维图像重建的仿真研究。首先利用COMSOL软件对ECT传感器进行三维建模,基于其高精度的有限元求解,计算ECT的灵敏度矩阵;其次,基于Matlab软件实现了基于线性反投影(LBP)及Landweber迭代算法的ECT图像重建,并利用图像显示程序获得了三维重建图像;最后,对球体及圆柱体模型进行了三维ECT图像重建,获得了较好的重建结果。     

部分编码结构光三维测量技术的研究

提出了一种部分编码结构光三维面形测量方法,将相位展开技术与条纹编码结合起来,既有效地减少了投影和拍摄的图像数量又提高了相位展开的可靠性.该方法利用部分编码技术对相邻的多根条纹进行整合,减小了条纹密度,然后再对整合后的条纹相位进行展开,最终得到整个图像的相位分布.实验证明,该方法可以较大程度地减少重建所需的画幅数,同时具有良好的精度和可靠性.     

图像最大内切圆求解算法的研究

为了利用现有图片资料重建管道的三维形态,文中首先将图像数字化并提取了相关信息,然后应用了数学形态学中图像腐蚀处理的思想,提出利用逐层去除边缘的算法求解每张图片中图像最大内切圆,较好的解决了图像三维重建问题。算法中采用了改进的边缘检测算子,该算子能够适合于各种形状图像边缘检测。这一算法在实际求解过程中取得了令人满意的结果。