采用相位图拼接的傅立叶变换轮廓术

针对在傅立叶变换轮廓术中,由于物体表面的阴影或突变而造成条纹的断裂或错位,从而影响物体三维面形重建的问题,提出了一种采用相位图拼接的傅立叶变换轮廓术。在同一参考平面上转动物体获得不同方位的变形条纹图像,由阴影或突变所造成的截断或错位条纹分布在变形条纹图的不同部位,相位值不可靠的点也分布在相位图的不同区域,对旋转前后重建物体在信息可靠区域内进行标记拼接,恢复物体表面完整的三维信息。实验证实了此方法的有效性及实用性。     

条纹投影动态三维表面成像技术综述

对条纹投影动态三维表面成像技术进行了总结,分析了典型方案的特点。首先介绍了该技术的基本原理,包括系统基本结构、三维表面成像原理及相移法和傅立叶变换法这两种典型的相位提取方法。接着介绍了动态成像方案,包括高速投影方案和采用速度相对低的相机进行动态三维表面成像的方案。然后介绍了动态三维成像中绝对相位获取方法,主要是模拟和数字编码法及区域统计特性编码法。最后介绍了高精度动态相位测量方案。     

一种改进的菱形相位展开算法

菱形相位展开算法以菱形为路径进行相位展开, 具有展开速度快、易理解等特点而倍受亲睐,但是 当展开路径上遇到不可靠点时相位展开容易出错,并向后累计,形成拉线或孤岛现象。因此 ,本文提出一 种改进的菱形相位展开算法,先用大津法对调制度进行二值化形成基本模版,并以该模版非 零区域为导航 找出截断相位分布中的极点,通过对极点的所在位置进行标记进而生成极点模板;再根据基 本模版与极点 模板将极点与不可靠点进行隔离,从而对可靠点进行相位展开;最后根据相位的连续性原则 ,利用相位逼 近和插值拟合方法校正不可靠点处的相位,从而得到完整并且逼真的相位展开结果。实验结 果验证所提算 法的可行性和有效性,表明改进菱形相位展开算法可以有效地避免相位展开中的拉线和孤岛 现象。     

基于规则化条形图的相位展开方法

为了便捷和可靠的展开光栅投影相位轮廓术中的相位主值,提出一种基于规则化条形 图的相位展开方法。该方法将周期次数信息赋予规则化的辅助图像中,并投影到物体表面由 数字相机同步采集,再经过分析处理即可辅助相位主值展开。通过分析相位主值的跳变规则 来确定辅助图像的灰度分布,形成规则的条形辅助图,将其投影到物体表面,受到与相位场 相同的调制作用,再根据其灰度分布即可解出周期次数信息来引导相位主值展开,同时给出 了相位主值跳变位置附近周期次数的调整方法,整个测量过程仅需额外投影一幅预先编制的 条形辅助图像即可。仿真和真实实验证明了本方法的可行性和可靠性。与传统方法相比,本 文方法兼顾了相位展开的速度和可靠性。     

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...     

基于两类阶梯模式的相位展开

为了加强相位展开过程的准确性和鲁棒性,提出了一种新颖的梯形相位展开算法。该算法结合了灰度和相位两种编码方式进行相位展开。基于灰度的相位展开可以通过投射不同的灰度确定不同的等级,但是当条纹周期非常小,相应的灰度差异也非常小,使相位展开出现错误。相位展开具有很强的鲁棒性,但本身计算量很大。与传统算法相比,该算法设计了两类模式快速地恢复绝对相位。第一类模式是基于灰度信息对全局调制光栅进行分割,第二类模式是基于相位进行编码,同时在第一模式中对全局调制光栅进行更加细致的分级,第二类模式变化的周期与包裹相位的截断周期一致。因为颜色能够简单而且准确地确定边界,同时相位有很好的鲁棒性,因此,能够准确地恢复绝对相位。实验结果表明:提出的算法能够准确地确定包裹相位的等级,而且能够快速地得到物体表面的三维信息。     

基于互补型格雷编码的离焦二元光栅相位展开方法

离焦投影使编码光图像黑白灰级跳变产生模糊而 造成二值化错误,导致相位级次解码 出错,影响相位展开。本文提出利用互补型格雷编码光计算相位级次,完成离焦二元光栅相 位展开。生成两种编码光序列,出现误码的位置相互交错,具有互补性。结合 两种互补性编码光图像进行相位展开,可有效避免编码光图像二值化错误所引起的误码影响 。对陡 变物体测量的结果表明,相位相对误差(RE)为1． 03％,误差峰谷值(PV)为0.24rad,均方差(RMS )为0.14rad。本文方法提高了离焦二元光栅测量精度 ,扩大了测量范围,尤其适用于陡变或不连续物体的三维面形测量。     

参数图导向的相位展开方法

本算法的关键是选择1个或1组参数来标识相位数据的可靠性,相位展开的路径由参数图导向。给出了新算法在相位测量轮廓术(PMP)、傅立叶变换轮廓术(FTP)和相移全息干涉术中的应用实例。实验结果表明,该算法是合理的和有效的;相位展开的路径总是沿着具有较高参数值的像素到较低参数值的像素,所以在最坏的情况下误差也被限制在局部最小区域。     

基于FPGA的数字相位展开技术研究

针对相位展开软件算法运算复杂的缺点,通过分析相位展开原理,提出基于FPGA的相位展开技术的硬件实现。采用加/减模块、乘法器以及除法器构成截断相位处理模块,将软件算法查找链表的思路转换成RAM存储器读写操作,利用状态机完成对存储器和截断相位处理模块的控制。采用ALTERA 系列EP4CE115F29C7芯片,针对256*256和512*512的图像实现设计,最高工作频率分别达到80.22MHZ,80.45MHZ;资源消耗分别为792和1436个LE。采用SignalTap II Logic Analyzer工具实时验证了相位展开设计模块的正确性。     

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.     

Fourier变换轮廓术中对测量系统的基本要求

本文讨论正在正交光轴测量系统中避免阴影和频谱混叠并保证测量精度的方法,采用减小成像光轴和投影光轴之间的夹角的方法避免阴影;增加投影到被测物体上的条纹数,同时提高ＣＣＤ的分辨率以保证条纹的富里叶谱的基频从其他的频率分量中分离出来,从而提高ＦＴＰ的测量精度。计算机模拟实验证实了该方法的有效性。     

动态过程的三维面形测量

本文提出了一种基于付里叶变换轮廓术的动态三维面形测量方法，通过ＣＣＤ快速摄像得到物体处于动态过程中的一系列变形条纹，利用计算机做付里叶变换、频谱滤波、逆付里叶变换，得到一有三维空间分布的位相场。通过在ｘ，ｙ，ｔ三个方向上进行位相展开和位相－高度映射关系，可恢复出处于动态过程的物体的一系列面形，能再现物体的变化过程。本文给出了理论分析、实验研究及计算机模拟结果。     

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     

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。     

基于傅立叶变换的单步相移三维物体面形测量的新方法

本文将基于傅立叶变换的单步相移技术用于物体的三维面形测量,其中相移采用改变全息投影条纹再现参考光的角度来实现：相位解调采用Gauss算法对变形条纹进行平滑和截断连接处理,研究结果表明：该测量系统的测量精度高（达到0．01mm),测量系统装置简单,测量速度大大提高。     

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。     

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.     

FTP中采用双帧条纹消除阴影影响的高度拼接讨论

在FTP测量中,阴影和条纹断裂会影响到正确三维面形的恢复,本文采用两帧条纹来避免阴影对物体面形恢复的影响.提出利用调制度信息来确定从两帧条纹图中恢复的高度图像的拼接区域,并用最小二乘法进行拼接的方法.既避免了阴影对测量的影响,增大了FTP的测量范围,又提高了测量精度.通过实验验证,此方法能有效性地重建具有陡峭变化物体的三维面形.     

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。