基于相位编码的三维测量技术研究进展

结构光作为一种非接触式主动三维测量方法得到了快速发展。基于结构光原理的相位编码方法将码字以相位的形式嵌入到条纹的强度中,由于使用相位而不是强度来确定码字,对表面对比度、环境光和相机噪声不敏感,具有较强的鲁棒性。文中回顾了基于相位编码的三维测量技术研究进展,综述了基于相位编码的三维测量原理,包括初始相位的设计方法、编码条纹的产生方法、相位计算方法、条纹级次的获取与校正以及最终绝对相位的获取,给出了相关的实验结果,并指出了相位编码方法中的优缺点。最后,讨论了该技术面临的挑战,并指出了该领域今后的发展方向。     

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。     

基于格雷码图案投影的结构光三维成像技术

近年来,结构光三维成像技术被深入研究和广泛应用。在众多的结构光投影三维成像方法中,基于格雷码图案投影的三维成像技术因具有良好的鲁棒性和抗噪性被广泛地应用到工业检测、文物数字化及生物医学检测等领域。投影出去的格雷码图案作为一种结构光,可以直接用来调制被测面形高度分布,也可以用来辅助其他结构光的信息获取和计算,最终达到三维成像的目的。文中概述了基于格雷码图案投影的结构光三维成像技术,回顾了不同种类方法的基本原理以及研究进展,给出了课题组相关方向上的原理及应用研究结果,分析了格雷码二值图案在三维面形测量应用中的优缺点和适用范围,并指出了该领域今后的发展动向。     

基于条纹投影的高速三维形貌测量技术发展综述

在虚拟现实和增强现实、智能制造检测、材料性能测试等需要对动态场景进行三维建模、对动态过程进行深入分析的领域中,高速三维面形测量技术具有重要的科学研究意义和广泛的应用价值。随着高速动态场景测量需求的日趋增长和测量硬件设备的迅速发展,相应领域的研究热点逐渐从简单静态场景的三维测量转移到复杂动态场景的测量中。以测量任务需求为主线,综述基于条纹投影的高速三维测量技术在硬件和算法上的研究进展,随后分类比较已有技术各自的优缺点,给出不同测量任务下的方法选择建议,最后总结基于条纹投影的高速三维形貌测量技术所面临的挑战和潜在发展动向。     

用投影全息干涉条纹测量物体三维面形

在以往投影测量三维面形的装置中,其产生激光干涉投影条纹的装置较大,且干涉条纹较容易受外界的影响而漂移和抖动,影响测量结果精度的提高,本文提出用离轴全息干涉条纹替代投影法的激光干涉仪投影条纹,并将其用于实际测量中,实验结果表明：该方法产生干涉条纹的装置简单,且不受外界振动的影响,光能利用率高,易于移相和解调,这使得三维形貌检测精度高、速度快、实用性更强。     

条纹投影与相位偏折测量技术研究进展

条纹投影和相位偏折测量术可用于精确地测量待测物面形,在全场光学三维轮廓测量领域具有较好的发展前景。首先,介绍了条纹投影和相位偏折测量技术的基本原理,重点是这两种技术中的相位提取技术、摄像机定标技术等关键技术。其次,对条纹投影和相位偏折测量术这两种测量方法的异同点做了对比。最后,介绍了条纹投影和相位偏折测量技术在提升测量精度和速度方面的发展。为了提升测量精度,主要有校正条纹Gamma效应、提升相位提取精度、摄像机标定精度和相位-高度/梯度标定精度等途径;为了提升测量速度,主要有提升相位提取速度、相位解包裹速度等方法。     

基于数字条纹投影的三维形貌测量技术研究与实现

根据投影机和照相机的光学成像原理,借用双Ig测量系统的标定方法搭建了一套测量精度高、标定过程自动化的基于数字条纹的三维形貌测量系统,并采用最新的相位展开技术用较少的条纹图像完成相位展开,通过对人脸石膏像进行测量实验,验证了系统模型和测量方法的正确性。     

基于条纹投影的三维形貌与形变测量技术研究进展

基于条纹投影的三维形貌测量技术,已经在提升测量精度、提高测量速度、扩大测量景深、增加测量场景适应性等方面被进行了大量研究。但由于条纹投影技术本身的原理限制,仅利用传统条纹投影方法难于实现准确的对应点匹配。而依赖于对应点追踪的形变测量和应变分析可以进一步分析物体的运动状态、材料特性以及结构力学参数,在运动仿生学、材料力学、结构力学等诸多领域中起着不可或缺的作用。本文回顾了近年来新发展出的一系列基于条纹投影的三维形貌与形变测量技术,论述了学者们如何在条纹投影系统上一步步实现从简单刚体位移的测量到复杂、精细结构的形变测量和应变分析。分析了此类技术在测量完整度、分辨率以及计算效率上相比于已有形变测量技术的优势,给出了此技术所面临的挑战和潜在发展动向。     

面向结构光三维测量的相位展开技术综述(特邀)

结构光三维形貌测量方法越来越多地应用于逆向工程、航空航天、生物医学、文物保护等领域。相位展开作为结构光三维测量中的一个关键环节对测量精度、速度和可靠性起着决定性作用。文中综述了相位展开技术的基本原理、国内外研究现状、各类方法的优缺点和未来发展方向。首先根据相位展开计算方法不同,将现有的用于结构光三维形貌测量技术的相位展开技术分为以下四类进行详细的介绍：时间相位展开技术、空间相位展开技术、基于深度学习的相位展开技术和其他相位展开技术;然后详细比较了各种技术的优缺点;最后总结了相位展开技术的特点并展望了该技术的未来研究方向。基于文中综述的内容,研究者们可用于了解各类相位展开技术的原理与进展,进而根据不同方法的特点对比结合应用需求和测量条件选择最有效的相位展开技术,实现三维形貌的精确测量。     

基于格雷码-相移的双目三维测量方法研究

本文采用格雷码-相移组合的结构光,结合双目立体视觉技术,研究了三维表面测量方法.三维测量精度主要取决于格雷码-相移的解码精度,由于物体表面反射率不一致,不同区域又会相互反射,一般的阈值分割无法得到准确的二值化条纹图.因此在投射格雷码条纹图案基础上,再投射一组格雷码反码条纹图案.针对格雷码-相移解码过程中的周期错位问题,提出一种新的校正方法.将文中三维测量方法应用在人眼石膏模型的表面测量实验中,重建结果验证该方法的准确性和可靠性.     

三维形貌测量中基于错位条纹的解相位方法

针对光栅投影法三维测量中的相位展开问题,提出一种用四步相移法求取折叠相位的解决方案.在相移图中,提取带有90°相移的4个单周期正弦条纹,对4个单周期正弦条纹进行编码组合,生成错位条纹.测量中,摄像机获取的错位条纹图像和相移图像按灰度值相减,得到4幅条纹差图,提取各差图中灰度值为零的条纹,依此确定错位条纹图像中各个单周期...     

基于灰度投影的航空航天稳像技术研究

本文对机械稳像系统,光学稳像系统,电子稳像系统这三类稳像系统进行了介绍,并且分析了各种稳像方法的优劣。其中着重讲解了基于灰度投影的电子稳像方法的原理以及过程,通过航空,航天器的特点结合实验结果分析了各种稳像方法,特别是基于灰度投影的电子稳像方法在航空,航天领域的可行性。     

基于条纹边缘解码的结构光三维测量技术

基于结构光的三维视觉测量关键问题之一就是如何准确地获取投射光的投射角.本文结合三角法公式提出了基于Gray码边缘编码解码的投射角求取方法.该方法采用等宽Gray码条纹进行编码,采用一种基于边缘导向的亚像素定位技术提取条纹边缘,用其上象素点进行解码,消除了Gray码固有的一位解码误差,同时将图像采样点定位准确度和图像采样点与物面采样点的对应准确度提高到亚像素级.此外,分析了等宽编码条纹对投射角划分不平均导致的测量误差,并加以修正.最后,利用3dsmax、Matlab软件仿真了测量系统,重构出被测表面.实验结果表明,测量误差约为0.05%.     

狭小空间三维形貌测量方法的研究与实践

针对人的视线不易到达的狭小空间的物体的三维形貌测量在医疗诊断、工业设备的检测及故障诊断等领域有迫切的应用需求这一问题,设计了由数字微镜装置（DMD）芯片为核心的数字光条纹投影（DFP）单元、图像传导光纤、CCD摄像机以及计算机等构成的小型数字三维形貌测量系统。应用该系统对一直径为3cm的小球作了外形测量并进行了标定,进而在口腔内作了三维测量,并获得了令人满意的结果。据此可以将这一技术推广到航空、航天、工业检测、医疗诊断等领域。     

光栅投影三维测量系统中标定技术的研究

相机和投影仪的标定精度决定光栅投影三维系统的测量精度。提出一种改进的标定方法。该方法在逆向相机模型的基础上对投影仪进行标定,利用相位编码法进行绝对相位展开,避免相机标定误差的引入,在标定过程中减少投影仪投射图案的数量,使标定操作更加简单、快速。在系统的标定过程中,利用投影仪投射的垂直、水平两组光栅图像,建立其与相机图像的对应关系,进而求得标志点圆心在投影仪图像上的像素坐标;然后利用带有径向畸变的相机模型对投影仪进行标定;最后进行系统的立体标定,确定相机和投影仪间的相对位置关系。实验结果表明所提方法切实可行。     

基于灰度投影的快速电子稳像算法

提出的基于灰度投影的快速电子稳像算法是将两维图像转化为一维投影曲线,然后进行一维相关运算求出运动矢量,因此计算量小速度快,且算法是对灰度图像进行直接处理,处理的信息反映了图像的整体特征并有效地抑制了噪声,因此具有较高的稳像精度.该算法经试验证明具有较好的稳像效果,并已进行了基于FPGA的硬件实现.     

基于灰度投影的陀螺动态漂移检测算法

在分析传统陀螺动态漂移测量原理的基础上,提出了一种基于灰度投影的光点运动的跟踪算法.该算法利用对图像进行重叠分区和灰度投影相结合的办法来捕获光点的位置,实现对光点的实时、精确跟踪,并画出其运动轨迹,计算出陀螺的动态漂移.工程实验验证该算法实时性好,精度高,检测精度优于1.8'.     

一种基于LDPC码的协作分集技术

为了解决无线通信系统中多输入多输出技术在移动终端的多天线制约问题，一种新的分集技术——协作分集技术被提出．它使得在多用户环境中，具有单根天线的移动台可以共享彼此的天线而产生一个虚拟MIMO系统，从而获得分集增益．LDPC码是一种性能接近Shannon限的线性分组码．文中将LDPC码与编码协作分集结合起来，通过仿真证明可以很好的提高系统的误码率（BER）性能．     

基于格雷码的深度可配置的异步FIFO设计实现

如何防止产生亚稳态问题,更好地同步异步信号及准确地设计空、满、几乎空、几乎满控制信号的产生是异步FIFO设计的两大难点。介绍了一种异步FIFO的设计方法,用先比较读写地址产生空满标志,再同步到相应的时钟域的方法来准确设计标志位信号的产生。采用格雷(Gray)码来避免亚稳态的出现,性能较稳定,并比较了利用Gray码、单步循环码作异步FIFO指针的优缺点。最后,给出了系统的仿真及综合结果。