采用双相机结构光三维测量技术解决遮挡问题

针对单目结构光投影三维视觉测量系统固有的相机遮挡问题,给出了基于相机—投影仪—相机系统模型的结构光三维测量方案,并阐述了测量系统的测量原理和实现方法。系统建模时将相机—投影—相机系统看作是两个独立的相机—投影仪三维视觉测量系统,在分别得到被测对象的三维数据后,通过采用全局坐标统一方法得到同一空间坐标系下的三维点坐标。该方法可以得到较高精度的全局测量结果,重复测量相对误差约0.2%。     

结构光系统的周期编码光设计

在结构光系统中,编码光是解决对应点匹配的关键,编码光的性能直接影响结构光测量的精度、分辨率和实时性。在深入分析条纹图变形机理的基础上,证明了空间周期性应用到编码光设计的可行性,提出了运用空间周期的约束条件,分析了在编码光设计中引入空间周期性对测量性能的改进。分析结果表明,在编码图个数保持不变的情况下,在结构光编码中引入空间周期性,系统测量分辨率将会有很大的提高;同样在保持测量分辨率不变的情况下,应用空间周期性可减少编码模式的个数,更适合实时测量系统。结合时空编码方式,提出了一种新的实时编码光设计方案——周期时空条纹编码。该编码方式利用了空间周期性,在保证测量分辨率和精度的情况下,可减少编码模式的个数,适应实时测量的应用。对该编码方式进行了实验验证,实验结果证明了空间周期性应用于编码光设计的有效性。     

双向扫描投影双目结构光编码设计

传统的格雷码编码方式,由于全亮和全暗投影条纹的影响不能获得很好的重构效果。结合双目结构光重构表达式对传统的格雷码编码方式进行了改进,提出了双向扫描的lemming编码形式。首先,根据双目结构光的原理给出了左、右摄像机对物体重构的世界坐标表达式。接着,对传统的格雷码进行了分析,针对传统格雷码中在全亮条纹和全暗条纹处对被测物体不能很好识别的情况,提出了双向扫描lemming方法。此种编码方式保留了传统格雷码相邻区间编码只有一位不同的特性,消除了传统格雷码在全亮条纹和全暗条纹处对被测物体不能识别的情况,并采用投影图案的双向扫描方式,受环境背景噪声干扰小。最后,实验结果表明该方法具有更好的物体重构效果和更强的抗噪声能力。     

编码结构光系统模型及误差分析

根据编码结构光检测原理、建立了结构光测量系统的数学模型,研究了该模型各参量之间的相互关系及误差、得到了优化的系统结构参数.按照系统的几何结构,建立了深度信息的计算模型.分析了系统参数对模式成像的影响,实现了测量系统的模式像在不同参数值下的动态变形,并确定了图像坐标随深度值变化的几何关系.通过分析系统参数与深度信息的误差...     

光切法在脚型测量技术中的应用

光切法是一种三维曲面非接触测量方法,具有测量速度快,成本低,系统组成灵活等优点.介绍了如何将光切法用于脚型测量以及测量系统的设计、组成、扫描原理、数学模型、图像预处理等问题,提出了采用对称放置的双CCD技术.实验结果表明该系统具有良好的实用价值.     

格雷码与相移结合的结构光三维测量技术

提出一种应用于结构光三维测量系统投射角求取的格雷码与相移结合的编码、解码方法。该方法首先利用相移图案,确保采样点的相位在（π,-π]范围内周期变化,再将该相位与采样点对应的格雷码结合得到绝对相位,最后将绝对相位在相位空间中的位置线性映射到投射角空间,对其进行连续划分,从而确定采样点的投射角,最后依据三角法原理实现三维测量。本文具体介绍了编码、解码原理,分析了解码过程中格雷码和相移周期错位问题,并通过判断相邻像素点的格雷码值增加和相位突变是否一致进行了调整,给出了3dsMAX和MATLAB环境下的仿真重构实验结果。     

热态锻件结构光三维测量技术

介绍了结合计算机视觉、结构光光栅投影、移相测量原理的热态锻件结构光三维测量技术,该测量技术采用数字滤色技术解决热态工件本身发光干扰的难点,实现热态工件的三维非接触测量。实验设备可以一次测量1000mm×800mm左右的面积,测量时间仅5s,测量点距1mm左右,并可以达到0·25mm的精度,这不仅能在车间就近对工件进行高温测量,而且为在线测量的研究提供了技术基础。     

基于结构光测量技术的三维人像建模

采用结构光扫描技术获取人像三维数据,并针对部分无法测量的人脸特征建立模板库,然后将扫描的数据与特征库数据进行拼合,得到完整的STL格式的人像三维模型。该方法能快速建立逼真三维人像模型,并能应用于人脸数字化和CAD/CAM系统。     

双目CCD结构光三维测量系统中的立体匹配

在立体视觉中,比较了几种常见立体匹配方法,并针对存在的问题,提出了多种方法融于一体的高效立体匹配方法.首先将计算机构造的用于解相的光栅由投影仪投射到物体上,再将计算机构造的一系列黑白相间的编码光栅也由投影仪投射到物体上;然后将畸变栅线图像由摄像机采集到计算机中,用解相光栅进行解相得到折叠在[-π,π]区间内的相主值,用所述结构光编码方法进行相展开得到相位的周期,二者相加得到真实相位值.利用插值算法将具有相同相位的点拟合成连续曲线,从而实现了两幅CCD图像相同相位曲线的匹配,再根据外极约束条件,得到两幅图像点的匹配.在反向工程中,用该方法对电话接线筒进行三维测量,实验验证了该方法进行立体匹配的高效性和准确性.     

编码结构光系统模型及误差分析

根据编码结构光检测原理,建立了结构光测量系统的数学模型,并对该模型的各参量之间的相互关系及误差进行研究,得到了优化的系统结构参数。按照系统的几何结构,建立了深度信息的计算模型。     

基于IGES的卷曲类工件结构光测量路径规划研究

本文通过对卷曲类工件IGES文件的分析，本文提出了一种新的基于IGES文件的测量路径规划策略。根据张量积曲面的性质，提出了一种曲面组合算法，运用了张量积曲面的性质，将曲面操作转化为多次曲线操作，将IGES文件中存储的多片曲面片组合为一整片曲面，从而为自由曲面测量路径的提取提供了数学模型。运用二次逼近原理，提出了一种B样条曲线上的等距采样算法。通过在实际系统进行实验，上述策略及算法得到了验证，并在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用。     

结构光三维测量中的亚像素级特征提取与边缘检测

提高采样频率和检测精度是目前结构光三维测量研究中的关键问题。传统的结构光测量主要通过提取光条中心线来求取物体表面轮廓特征。以激光线光源为结构光光源,提出了针对单条线型激光光束的双特征线提取方法,从而使采样频率提高一倍。同时在算法中引入亚像素检测思想,实现对激光光束的亚像素级特征提取,提高了测量精度。对激光光束宽度与物体表面倾角的关系进行分析,利用Lambert漫反射模型,给出了物体表面倾斜时的阈值修正算法,试验结果验证了算法对提高测量精度的有效性。     

单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术

传统的单摄像机、单投影仪三维扫描系统,利用相位值计算被测物体的高度信息,可操作性差,且测量精度不高.将立体视觉的三维重构技术引入到单摄像机、单投影仪扫描系统,利用相位值实现投影仪与摄像机的匹配,根据双目视觉的原理进行三维重构,测量精度明显提高.该技术的关键是投影仪的定标,研究了基于相位匹配技术的投影仪标定算法,实验结果验证了该算法的可行性.     

近景摄影测量技术在钢轨检测中的应用研究

为解决手工检测工具效率低、检测结果不便于数字化管理和工作强度大等弊端,将非接触式近景摄影测量技术与三维结构光检测相结合,提出一种准确获取钢轨的三维点云数据,进而得到钢轨表面轮廓参数的有效手段.使用近景摄影测量技术获取标志点的空间位置,以此作为点云扫描的全局拼接点;利用三维结构光扫描仪获取钢轨的点云数据,从而获取钢轨表面...     

RGB颜色格雷码结构光三维测量技术研究

提出一种基于RGB颜色格雷码的结构光编码方法。该方法是将红、蓝条纹按二进制格雷码编码方式进行编排，并在红、蓝条纹之间用一个像素的绿条纹作为分界。由于投射光强相同，基于CCD的摄像机拍得的条纹图像中绿条纹向红、蓝区域扩散程度等同，提取绿条纹的中心即可获得条纹的准确定位，再依据三角法原理实现三维物体测量。文中具体介绍了该方法的编码、解码原理，分析了基于HSI空间的彩色图像分割方法，给出了基于3dsMAX和MATLAB环境下的重构仿真实验结果。     

双光源光切法三维轮廓测量的误差分析

本文介绍了光切三维轮廓测量系统的原理和结构，并对其测量精度进行了详细的分析，得出了量化环节和旋转环节为测量的主要误差源的结论。最后，给出了本系统与三坐标测量机的测量结果比较和进一步提高精度的措施     

光测量技术及其工业应用

本文简述了最近工业中所采用的光测量系统的结构和特点以及与之有关的器件和技术。通过对3个光测量最新应用实例的介绍,对光测量系统的工业应用进行了讨论。     

二重结构编码遗传算法在传感器配置中的应用

讨论了模态实验中传感器的配置问题,以模态置信度矩阵的最大非对角元为目标函数,重点研究了组合优化问题中的遗传算法,针对组合优化中约束条件的满足问题提出了二重结构编码遗传算法,并将这种方法应用于海洋平台的传感器配置中,与序列法作了比较,取得了较好的优化效果。     

线结构光传感器在BGA管脚三维尺寸测试中的应用

本文成功地将激光线结构光传感器用于表面安装技术中BGA芯片管脚的三维尺寸测量。提出了测量实验系统,建立了测量系统数学模型。研究了提高分辨力的光学图像拆分、再合成技术。     

嵌入式结构光投射系统设计

结构光投射系统的设计搭建是结构光三维形貌测量系统成功实现的关键之一.传统的激光投射系统存在结构复杂、生成的结构光的质量较低等缺点;而常用的光学投影系统又存在不完全可控等缺陷,难以适应嵌入式的应用.设计搭建了基于自主设计的嵌入式实时数字微镜(DMD)模块的结构光投射系统,驱动电路自主设计,底层接口完全可控,实现了结构光投...