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。     

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。     

采用激光雷达的大尺寸三维形貌测量技术

随着航空、汽车、造船等工业的发展,大尺寸的不规则自由曲面、形体的三维测量成为非常有应用前景的技术.针对快速、高精度的使用激光雷达进行大尺寸三维形貌测量的测量问题,提出了适用于对大型复杂零件进行的三维形貌分析、产品检测等任务的测量方案.介绍了激光雷达的测量原理,详细叙述了使用激光雷达进行大尺寸三维形貌测量的过程,以及如何在Spatial Analyzer软件协助下获得测量数据并进行处理分析的方法.实验结果表明,该方案满足了大尺寸零件复杂形面的高精度、高效率、低劳动强度等测量要求,对大尺寸零件的三维形貌测量具有普遍适用性.     

基于图像拼接和双频投影栅线法的三维形貌测量

为解决采用光栅投影式三维轮廓术测量物体三维形貌时,出现的条纹图样的不连续性,利用计算机编程,生成由两种不同频率合成的复合光栅,将它投影到被测物体上,并将被测物体放在精密的旋转平台上,通过二次成像后对两幅图像进行图像拼接,得到清晰的被光栅调制的物体图像,再对图像进行傅里叶变换,然后采用滤波器滤出相应的高频和低频成分,利用低频光栅的相位差辅助解出高频光栅的真实相位差,从而实现物体的三维形貌重建.结果表明,本方法简单、精度高,可以成功解决有突变面形和投影时具有阴影的物体的三维形貌测量问题.     

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...     

任意三维非共形椭球隐身斗篷的设计研究

目前,对于隐身斗篷的研究只局限于内外边界共形,基于线性坐标变换理论,提出任意三维非共形椭球隐身斗篷的设计方法,并得到非共形椭球斗篷的本构参数张量表达式,该斗篷的本构参数是非均匀各向异性的。根据推导出的本构参数张量,利用基于有限元分析的电磁仿真软件,对多种类型电磁波照射时的不同几何参量的非共形椭球斗篷进行三维仿真验证,三维电场分布图证实了所推导本构参数张量的正确性。三维任意非共形椭球斗篷在几何形状选择上更加灵活,更加贴合实际应用。提出的三维任意非共形椭球斗篷也为今后隐身斗篷的设计提供一种新的途径。     

红外人脸隐蔽性三维测量

提出了一种利用近红外结构光对人脸进行隐蔽性三维测量的方法。将波长为850nm的红外结构光条纹投影到人脸表面,利用相位测量轮廓术获取人脸的三维数据。用频谱分析的方法讨论了皮肤对结构照明光场的影响,通过实验给出了系统等效的传递函数,并计算分析了皮肤对红外正弦条纹对比度的影响.由于皮肤的透射和散射等特性,在设计人脸三维测量系统时,必须使用较低空间频率和较高对比度的结构光。实验结果表明,文中提出的方法是可行的,满足人脸隐蔽性三维测量的要求,在医学美容、人脸识别等领域具有广阔的应用前景。     

应用三步相移法的三维面形测量

提出一种基于三步非定步相移的三维面形测量方法。首先将投影仪投出的光栅进行预校正,保证投到参考面的条纹为标准的正弦条纹。测量时,由投影仪投影三幅等相移量的光栅到待测物体表面,CCD相机对应采集三帧变形条纹图,由相位计算模型提取相位。最后通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形。该方法有较好的抗噪性能,在噪声较大情况下,仍能进行测量,为动态在线测量奠定了基础。模拟及初步实验均验证了该方法的可行性。     

GPU加速三维面形测量

随着通用计算和图形显示需求的不断增加,图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）在医学、科学计算、图像处理等领域得到了广泛的应用。但它在三维测量领域的应用还只是一个开始。文中基于傅里叶变换轮廓术（Fourier Transform Profilometry,FTP）和三频外差法设计了两套三维测量系统,并利用计算统一设备架构（Compute Unified Device Architecture,CUDA）方法,加速了静态或动态物体的三维重建。在三频外差测量系统中,需要利用高速数字投影模块和相机,同步触发采集小视场表面的12个变形条纹图,然后对图像数据进行处理。实验结果表明:对12幅1 360 pixel1 024 pixel大小的图像进行相位展开运算,GPU方法比CPU方法的效率提高了2 089倍。在基于FTP方法的测量系统中,摄像机只需记录一幅变形条纹图,然后拷贝到显存中,并用CUDA编程的算法进行处理,进而重建出物体的三维面形。基于GPU的FTP方法对一幅1 024 pixel1 280 pixel大小的图像进行计算,其计算时间比CPU方法缩短了27倍。     

三维坐标转换中高程误差对转换精度的影响

以Bursa-Wolf坐标转换模型和参数求解方法为基础,根据误差传播理论,推导出测区内任意待转换点三维坐标转换精度数学公式。通过对该数学模型的分析可得：公共点所在测区内待测点的转换精度随高程变化呈抛物线分布。当高程在（-100 m,1 000 m）区间变化时,转换精度在10-2量级浮动,对坐标转换的影响很小。最后通过算例验证了结论的正确性。     

咀嚼过程人脸颊外形动态变化的光学三维测量

通过CCD摄像机快速获取由罗奇(Rochi)光栅投影到处于动态变化过程中人脸表面上的一系列变形条纹,经过傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换及相位展开等处理后得到重建的一系列脸部颊面面形,再现处于咀嚼过程中的人脸颊部动态变化过程。     

激光片光三维传感中提高深度分辨率的方法

提出了两种在激光片光三维传感中降低散斑噪声、提高深度分辨率的方法。第1种方法采用宏观上相同、微观上受物体微结构面元影响的多帧散斑图像叠加,用于三维测量系统的标定。第2种方法利用动态采集方式,使CCD对微结构元进行时间积分,可有效地降低散斑噪声的影响。实验证明,综合利用这两种方式,深度分辨率可以得到有效的提高。     

滤波窗的选择对傅里叶变换轮廓术测量精度的影响

比较了在有噪声和无噪声的情况下，傅里叶变换轮廓术中采用三种频域滤波窗对测量精度的影响。给出了在有噪声和无噪声情况下。FTP中采用不同滤波窗的测量误差分布图。得出在无噪声及噪声较小的情况下，采用平顶高斯滤波窗测量面形精度最高，而在噪声较大的情况下，采用汉宁滤波窗测量面形精度最高.     

投影栅相位法三维形貌自动检测应用中的问题

本文针对投影栅相位法测量三维物体表面形貌技术,采用两光轴相交,且非远心投影系统产生的误差进行了分析并提出了修正方法,文中还提了了一种有效算法,利用卷积滤波技术实现频谱的自动移位。提高了图像处理的速度和形貌检测技术的自动化程度;最后给出了模拟和实验结果。     

小波变换在三维面形测量中的最佳小波的选择

在几种不同的复小波函数内优选出表现最佳的小波进行小波间比较,利用连续小波变换(CWT)对同一图像进行恢复处理。通过比较不同小波的频域分布、恢复图像的效果和在恢复不同图像所得到的数据表明,复Morlet小波中的cmor1-1小波相对于其它小波在恢复图像中更具有优势。计算机模拟和实验验证了该结论的正确性和可行性。     

基于PMP的岩芯样品裂缝三维重构方法

提出了一种对岩芯样品内部裂缝进行高精度三维重构的新方法.该方法运用相位测量轮廓术(PMP)测得岩芯两裂面的三维面形,利用高度信息提取两裂面的边缘轮廓,避免了传统的基于灰度信息提取边缘受背景和阴影的影响,采用相关度最值算法实现两裂面的轮廓匹配和高度匹配,以岩芯表面裂纹特征为基础获取了岩芯内部裂缝的宽度和体积,实现了岩芯裂缝的三维重构,三维重构重复精度优于20 μm,为裂缝性油气藏开发中面临的裂缝预测提供了一种有效方法.实验证明了该方法的可行性和实用性.     

基于锁相循环投影的三维曲面光学检测

由一组规则栅线投影到物体表面的变化光栅,采用锁相循环解调算法解调出含有物体表面高度信息的相位。该技术的最大优势是不需传统的相位去包裹,利用该算法对二维栅线图扫描确定相位,给出了一个典型试件的实验结果和分析。     

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.     

Single Camera 3—D Coordinate Measuring System Based on Optical Probe Imaging

A new vision coordinate measuring system-single camera 3-D coordinate measuring system based on optical probe imaging is presented.A new idea in vision coordinate measurement is proposed.A linear model is deduced which can distinguish six freedom degrees of optical probe to realize coordinate measurement of the object surface.The effects of some factors on the resolution of the system are analyzed.The simulating experiments have shown that the system model is available.