基于改进调制结构光的三维形状准确测量方法

针对结构光三维形状测量中投射结构光的相互反射而降低形状测量精度的问题,提出一种改进结构光三维形状测量方法.该方法是利用了直接反射和相互反射之间存在的相位差异,以格雷码为基础设计出新的调制结构光;向被测对象投射一系列调制结构光的正-反投影,并利用摄像机获取与其相对应的结构光条纹图像.通过该条纹图像的亚像素定位方法确定结构光的边缘.实验结果表明,该方法能够准确地分离或消除了相互反射,将提高结构光三维形状测量精度.     

基于格雷码和多步相移法的双目立体视觉三维测量技术研究

传统的被动式双目立体视觉三维测量技术,具有操作简单,使用灵活方便,相机标定技术成熟的优点,但是对于特征点稀疏图像,寻找匹配点困难,匹配精度低。编码结构光测量方式通过向待测物体投射特定的编码图案,获取编码图像进行解码求解物体的三维信息,具有着测量精度高,速度快的优点,但是存在着投影仪标定精度低,实现难度大的缺点。提出了将双目立体视觉和编码结构光相结合的三维测量方法,在完成双目校正的基础上,向待测物体投射格雷码图案和多步相移图案,给予被测物体容易识别和可控制的特征信息,最后求取物体的三维信息。而且通过实验论证了投射多步相移图案比起4步相移图案,测量精度更高,能够更好的体现物体细节。     

非接触式人体三维测量系统的研究

针对传统的接触式测量方法效率低,测量结果抽象、不准确,不能通过图像的方式形象表达等不足,研制了一种低成本、高效率、快速获取三维人体数据的非接触式测量系统;该系统是根据投影栅相位法基本原理,采用具有一定特性的结构光进行照射,通过分析相位值获得被测物体的高度信息;文章从理论和实践两方面进行了深入研究,研制了由计算机、投影仪、摄像头、图像采集卡、工作台等组成的三维人体测量系统,有效地提高了人体的测量精度和测量速度.     

基于空域均值法的双频三维轮廓测量

针对传统双频三维轮廓测量方法存在分辨率低、数据处理时间长等问题,提出基于空域均值的双频三维轮廓测量方法。该方法通过空域均值图像对采集到的包含物体深度信息的双频结构光图像进行处理,得到物体表面的真实深度信息,提高测量效率和测量精度。通过对物体模型的测量,证明由该方法构成的系统输入、输出满足线性关系,并且可以实现高效、高分辨率的三维物体轮廓测量。     

光三维测量中影响光条中心提取的因素及对策

线激光三维测量中光条中心提取的精度对测量结果影响较大。本文主要介绍了影响光条中心提取的若干因素,着重阐述光条的物理特性和被测物本身特性对中心提取的影响并提出改进方法。     

基于FPGA的动态三维面形测量系统设计

以测量新滩滑坡的三维面形数据为例,通过多次测量,提出了一种新颖的山体滑坡监测预警方式;其基本思路是利用信号的频谱特性去恢复被测物体的面形;其大致测量过程是通过采用结构光照明和CCD摄像机获取变形条纹图,再经过对变形条纹图进行傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换,相位展开等处理后可以得到被测物体重建的三维面形;研究了动态测量中的面形信息获取与处理,采用了适合动态面形测量的位相展开的方案,计算机模拟了测量过程,设计和实现了能处理80～120帧/秒的基于FPGA的动态三维面形测量系统;理论和实践证明基于傅立叶变换轮廓术对处于动态变形过程中的物体的三维面形测量是完全可行的.     

基于自动聚焦技术的三维测量方法研究

在半导体加工检测、微机电系统(MEMS)组装、生物医学、航空航天、量子通信等领域,微结构元器件的应用越来越广泛。要实现微结构元器件的高精度加工,必须建立相应的高精度测量方法。针对微小物体三维形貌测量,提出了一种基于自动聚焦技术的三维测量方法。详述了该方法的测量流程。使用单相机对被测物进行垂直扫描并采集图像序列;通过对序列图像逐一进行清晰度评价计算,依靠精确的聚焦判定确定表面点的高度;通过二维水平扫描测量,获取表面三维轮廓数据。根据所阐述的测量原理,聚焦判定决定了测量精度。通过研究,提出了改进的清晰度评价算法,将改进的Retinex算法与Tenengrad梯度函数相结合,提高了测量方法的适用性和稳定性。利用标准量块台阶进行了精度验证试验,所提方法测量精度优于15μm。该研究为微结构元器件三维形貌测量提供了一种低成本、较高精度的测量方法。     

基于结构光和极线约束的三维重建

结构光可以简单、快速并且精确地对被测物体进行三维信息提取,从而得到三维数据点云.而在结构光三维信息获取系统中,条纹的准确检测是影响系统精度的关键因素之一.为了改善这一问题,先利用格雷码对图像条纹进行粗定位,再结合相位码准确地对图像务纹进行细定位并利用极线约束把图像匹配过程中的二维搜索降为一维搜索.结构光条纹和极线的交点就是图像的匹配点,对匹配点空间前方交会即可得到物体的三维点云.反复试验表明,该方法能取得较好的效果.     

基于光学频率梳的高精度几何量检测系统

复杂结构高精度在线测量是航空航天等多个领域结构件生产过程中必要的环节,对产品质量起到决定性作用。针对现有手工测量方法结构特征尺寸精度低、三维形貌重建困难和数据一致性差等问题,提出了一种基于光学频率梳的非接触在线测量方法,并对结构件表面三维特征进行测量实验。该方法将机械平台与光学频率梳测量方法相融合,构建了以飞秒光学频率梳为基础的表面特征高精度测量体系。通过图像处理与分析获取表面三维点云数据,计算拟合得到被测物体的表面形貌特征,进而解算出被测物体的几何参数。实验结果表明：采用该测量方法和处理算法搭建的系统最大检测面积为900 mm×1100 mm,测量重复精度为0.01 mm,结合工控机数据处理软件,可实现自动化在线检测。     

基于FFT谱分析算法的高精度相位差测量方法

提出了一种基于FFT谱分析算法的数字式相位差测量方法。通过提取基波参数，求取被测信号的相位差。该方法解决了谐波对测量结果的影响，能够明显提高测量精度。     

踝关节功能评价三维测量系统设计

在临床上医师通过对踝关节的X线拍片和多年经验来判断踝关节功能性不稳,这将增加临床诊断成本和诊断门槛.对于此问题,介绍一种基于三维测量与重建模型的踝关节功能评价系统.该系统采用结构光正-反投影技术,通过结构光正-反条纹图像来检测结构光边缘并实现亚像素定位;在此基础上,利用立体视觉原理来实现踝关节姿势的三维测量与重建,最后通过三维重建模型来分析踝关节功能性不稳.实验结果表明,该系统在无任何机械接触的情况下,有效地分析评价踝关节功能性不稳,为踝关节功能性不稳的早期发现和康复医疗提供有利的诊断与决策依据.     

基于边缘强度与投影度量的景象匹配算法

为了适应多源图像匹配定位,提出了基于边缘强度与投影度量的景像匹配算法。采用边缘检测方法提取多源图像的稳定特征,分析比较了Roberts、Sobel、Laplacian、LOG 4种实用的边缘检测算子;结合投影相似性度量方法,设计了4种基于边缘强度的匹配算法,与经典的MAD、MSD及NProd算法进行了性能比较分析;实验结果表明,Laplasian及LOG边缘强度匹配算法具有更高的可靠性,且算法简单、易于实现。     

基于激光反射投影原理的重叠玻璃尺寸测量方法研究

论文在激光投影法的基础上,结合重叠玻璃的投影特性提出了一种新的测量重叠玻璃平面尺寸的方法---基于激光反射投影原理的移动式测量方法,解决了使用非接触测量法测量重叠玻璃平面尺寸存在的难题。该方法通过获取经玻璃反射后的激光投影线段图像,分析被反射后激光线的投影特性,提取了反映玻璃平面尺寸的特征,并利用该特征分析计算出了重叠玻璃的平面尺寸。论文根据此方法设计了一套重叠玻璃平面尺寸测量实验系统。实验数据表明：这个测量方法能达到生产的精度要求,对于重叠玻璃的平面尺寸测量具有可行性,可应用于流水线上的重叠玻璃平面尺寸在线测量。     

交通信号灯智能控制算法研究

针对当前城市交通信号灯控制的技术缺陷,即国内大多数城市交通信号灯控制方法仍然停留在时间程序控制的技术层面,或者采用感应线圈等设备来获取道路交通信息等技术现状,提出一种交通信号灯智能控制算法。该系统算法由图像边缘检测、道路行车类型切割、纵向坐标投影和车流长度分析等核心技术组成,能够充分、有效和实时地获取交通流量信息,使城市交通信号灯的开／关时间能够根据道路上车流量的实际大小实施准确控制,因此使交通信号灯的控制达到智能化的技术水平,为最终实现城市智能交通提供科学的信息基础。     

基于激光阵列的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法

提出一种基于激光阵列投射与相机相结合的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法，利用龙门架顶端近红外激光器阵列向下垂直投射激光点，激光器阵列左右两侧各布置一台相机，实时拍摄地面上被测运行车辆遮挡后的光斑，通过对地面光斑投射情况的分析，采用图像分割、区域标记算法分割光斑区域，采用区域面积周长约束算法去除干扰区域，进一步采用质心配准算法提取边缘数据，分析计算得出车辆宽度，实现了运行车辆宽度投影轮廓的精确测量。现场测试实验结果表明，所提出的方法对运行车辆宽度投影轮廓的测量误差＜1％，平均耗时低于10 s。与传统扫描式红外激光光幕的测量方法相比，所提出的方法具有安装结构简单、测量精度高、响应快、抗环境污染能力强、硬件成本低等优点，可直接应用于高速公路入口、汽车检测站等场景，为未来基于大数据的高速公路车辆管理、车型识别等提供有效技术手段。     

基于双目内窥镜的散斑三维重建系统研究

传统的内窥镜只能提供清晰的图像,无法进行三维测量和三维重建.该文提出一种基于立体视觉原理的双目内窥镜系统,用于实现三维测量和三维重建,并开发了一套基于双目内窥镜的散斑三维重建系统.为了提高系统的标定精度和三维重建质量,该文提出一种高精度双目内窥镜标定参数优化方法及基于光轴双次旋转的立体校正算法.其中,测量系统由一个结构...     

基于高动态范围图像中光晕分析的光照方向测算算法

针对增强现实(AR)系统中复杂场景的光照一致性问题,运用高动态范围(HDR)图像处理技术对标识物图像进行分析,提出一种基于HDR图像中光晕分析的光照方向测算算法。为了提高虚拟物体的沉浸感和真实性,在研究和分析现有的光照恢复算法的基础上,利用二次曲线对的投影不变性原理进行相机标定;为了获得更加详尽的光照信息,使用HDR技术对标识物图像进行处理,提高了测算精确度;参照Lambert光照模型对图像中的光照信息进行分析,将拍摄角度进行分类,实现了对传统测算光源方向算法的改进,可测算出位于摄影球反射范围外的部分光源的方向,扩大了测算范围。设计了针对单一点光源的视角1和视角2测算验证实验,并进行了分析。实验验证表明,所提方法简单易行,具有较强的鲁棒性,能够实现在标识物部分遮挡的情况下,测算出位于摄影球反射范围外部分光源的方向。     

Real-Time Range Measurement Device for Three-Dimensional Object Recognition

This correspondence describes a real-time range measurement device for detecting the range, shape, and position of a three-dimensional object by a light stripe projection method. The device consists of a light stripe projection unit, a light stripe scanning control unit, a TV camera, a signal processing unit, and a microcomputer. While a laser light stripe is projected and scanned on an object at a high speed, range measurements and their calculations are done with special hardware. Range data are obtained by triangulation. This device can detect the range and shape of the object placed in a 60 cm square area at a distance of 100 cm in 490 ms by 48 × 50 points. The measurement accuracy of the device is ±2.0 cm. A sorting system for machine parts using this device has also been developed. By use of a unique range gating method, the system can discriminate three types of machine parts on a conveyor belt in 4.0 s.