结构光三维成像方法的不连续区域误差补偿研究

作     者：方宇耀 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：岳慧敏

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：条纹投影 条纹反射 不连续区域 误差补偿 调制度 

摘      要：随着科学技术的飞速发展,借助于先进的科学技术以及人工智能技术的广泛应用,三维数据的获取与应用已然受到越来越高的关注度。基于三维数据的面容解锁与支付、3D打印机、智能手机的AI拍照等都与我们的生活息息相关。而使用三维数据在生产制造领域中可广泛应用于质量控制、逆向工程、精密制造、艺术品数字化等方面。由于结构光三维成像方法具有速度快、无接触、无损检测等优点,是目前主流的测量技术之一,特别适用于高质量、有价值表面的检测。但在测量具有不连续区域的表面时会出现很大误差。本论文主要研究基于条纹投影和条纹反射的结构光三维成像方法在不连续区域的误差补偿方法。论文主要研究内容如下:1.结构光三维成像方法的不连续区域误差的理论分析介绍了基于条纹投影和条纹反射技术的结构光三维成像方法的基本原理,并基于点扩散函数详细分析了在不连续区域误差产生的机理,提出了结构光三维成像方法不连续区域的误差模型,提出了一种结构光三维成像方法的不连续区域误差补偿方法,通过仿真验证了模型和方法的有效性。2.结构光三维成像方法的不连续物体误差补偿实验研究针对条纹投影和条纹反射测量技术,分别设计并搭建实验系统,测量具有反射率不连续物体。针对提出的误差产生机理和误差模型进行了相应的实验验证,并使用提出的误差补偿方法对测量结果进行了补偿,补偿结果能够明显减小相位误差。3.基于调制度检测原理的透明镜面物体表面划痕半定量分析介绍了基于条纹反射测量方法中表征缺陷的几种方式及原理,对基于调制度测量缺陷的原理进行了分析,通过实验对比了上述缺陷表征方式的优劣。提出基于归一化后的调制度值对划痕宽度的半定量分级方法,通过多组实验验证了该方法的有效性。4.镜面物体缺陷检测中剔除灰尘影响的方法研究对工业检测中进行镜面物体的表面缺陷检测时,表面附着的灰尘会影响缺陷检测的原理进行了分析,提出了一种可以有效去除灰尘影响的镜面物体缺陷检测方法。进行相关的实验,证明了该方法在缺陷检测中能够有效去除灰尘影响。