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基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术

中国激光 2011年第11期38卷 224-228页

作者：叶虹呐曹益平四川大学光电科学技术系四川成都610064

相位测量轮廓术凭借其高精度、非接触的优点在现代生活中受到了极大的重视,但其应用却受到正弦光栅复杂制作工艺的限制。根据相位测量轮廓术的基本原理,提出了基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术。同正弦光栅相比,三角形分布光栅的制... 详细信息

相位测量轮廓术凭借其高精度、非接触的优点在现代生活中受到了极大的重视,但其应用却受到正弦光栅复杂制作工艺的限制。根据相位测量轮廓术的基本原理,提出了基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术。同正弦光栅相比,三角形分布光栅的制作工艺相对简单,更具有实用意义。对这两种方法的精度进行了比较和分析,并分别在无噪声的理想情况和有噪声的实际情况下,分析了光栅周期、条纹对比度以及物体最大高度对测量精度的影响。通过计算机模拟与实验表明,基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术具有较高的精度和可行性。

关键词：信息光学光学三维传感相位测量轮廓术三角形分布条纹光栅相位展开

基于二维经验模态分解的五步非等步在线三维检测

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中国激光 2014年第12期41卷 176-181页

作者：郑素珍曹益平四川大学光电科学技术系四川成都610064 西南石油大学理学院四川成都610500

提出一种基于二维经验模态分解(2DEMD)的像素匹配方法,并结合五步非等步算法应用于在线三维面形测量中。将一正弦条纹投影到在线匀速运动的待测物体上,物体运动产生等效相移,在一个条纹周期范围内任意采集五帧变形条纹图。采用2DEMD方... 详细信息

提出一种基于二维经验模态分解(2DEMD)的像素匹配方法,并结合五步非等步算法应用于在线三维面形测量中。将一正弦条纹投影到在线匀速运动的待测物体上,物体运动产生等效相移,在一个条纹周期范围内任意采集五帧变形条纹图。采用2DEMD方法对变形条纹图进行分解,可以得到与待测物体形貌变化一致的模态图像,通过大津法对其进行二值化处理,并截取可靠性较高的区域作为像素匹配模板进行像素匹配,使各帧条纹图中物点一一对应并计算出相应的等效相移量。再利用五步非等步相移算法解相可得到截断相位,采用相位展开算法得到连续相位,利用相位高度映射公式可恢复出被测物体的三维面形。计算机模拟与实验验证了该方法的有效性。

关键词：测量非等步相移在线检测二维经验模态分解二值化像素匹配

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基于调制度层析的在线三维测量方法

光学学报 2010年第9期30卷 2573-2577页

作者：郑旭曹益平李坤四川大学光电科学技术系四川成都610064

调制度反映相位展开可靠性的程度,与物体本身灰度和形状有着紧密的关系,因此可作为测量的特征标记。提出了一种采用调制度层析实现在线三维测量的方法。通过投影一固定的正弦条纹到待测运动物体上,借助物体运动可产生等效的相移变形条... 详细信息

调制度反映相位展开可靠性的程度,与物体本身灰度和形状有着紧密的关系,因此可作为测量的特征标记。提出了一种采用调制度层析实现在线三维测量的方法。通过投影一固定的正弦条纹到待测运动物体上,借助物体运动可产生等效的相移变形条纹。利用基于傅里叶变换轮廓术调制度模型计算各帧等效的相移变形条纹的调制度,并采用层析方法从各帧调制度分离出反映待测物体的调制度层析特征,以该层析信息作为特征模板,实现像素匹配,从而获取各帧具有一致像素坐标的等效相移变形条纹,实现在线移动物体的三维面形测量。实验证明了该方法的可行性和实用性。

关键词：信息光学在线三维测量调制度像素匹配相位展开 Stoilov相移算法

基于双频复合光栅投影的陡变物体三维面形测量

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光电子．激光 2012年第12期23卷 2362-2367页

作者：武迎春曹益平肖焱山四川大学光电科学技术系四川成都610064

针对复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP)对于陡变物体其单一的调制频率难以满足相位展开与解相精度对频率的不同要求,提出一种包含两个调制频率的复合光栅投影方法。与CFTP相比,本文方法用低频指导高频进行相位展开提高解相精度,相邻两载波... 详细信息

针对复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP)对于陡变物体其单一的调制频率难以满足相位展开与解相精度对频率的不同要求,提出一种包含两个调制频率的复合光栅投影方法。与CFTP相比,本文方法用低频指导高频进行相位展开提高解相精度,相邻两载波通道间交流分量的频谱混叠程度明显降低,并且同样达到π相移技术将测量范围扩大3倍的效果。模拟和实验均验证了本文方法的有效性。

关键词：复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP) 双频复合光栅解相精度频谱混叠测量范围

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一种改进的单帧变形条纹在线三维测量方法

光电子．激光 2012年第1期23卷 116-120页

作者：翟爱平曹益平寇峻四川大学光电科学技术系四川成都610064

分析了单帧相位测量轮廓术(PMP,phase measuring profilometry)中影响测量精度的因素,提出了基于改进的Stoilov等步算法的在线三维测量方法,从而避免了CCD采图过程中由于抽样、量化以及取整造成的条纹周期部分缺失对满周期等相移算法的... 详细信息

分析了单帧相位测量轮廓术(PMP,phase measuring profilometry)中影响测量精度的因素,提出了基于改进的Stoilov等步算法的在线三维测量方法,从而避免了CCD采图过程中由于抽样、量化以及取整造成的条纹周期部分缺失对满周期等相移算法的影响。较等相移满周期算法,Stoilov等步算法具有只需相移步长相等、相移步数与相移量乘积无需2π整数倍的优点,降低了对子图相移量的要求,提高了基于单帧图像的条纹投影轮廓术用于在线检测的精度。计算机模拟和实验均验证了本文方法较等相移满周期算法精度提高了3～5倍。

关键词：信息光学三维测量相位测量轮廓术(PMP) 变形条纹在线测量改进的Stoilov算法

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相移量校准提高正交复合光三维测量的精度

光电子．激光 2011年第3期22卷 404-408页

作者：何宇航曹益平翟爱平四川大学光电科学技术系四川成都610065

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合三维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法。... 详细信息

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合三维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法。首先从参考平面的复合光栅像中解调获得各帧相移正弦条纹,通过频域滤波的方法获取条纹的基频分量,计算出各帧正弦条纹相对于第1帧正弦条纹的相移量;然后在实物测量时以此相移量对解调出的各帧变形条纹间的相移量进行校准,建立了新的三维测量的数学模型。实验数据表明,本文提出的方法有效抑制了滤波过程导致的解相误差,将系统的测量精确度提高了将近1倍。

关键词：提高精度复合结构光三维测量正弦条纹滤波位相算法

基于互补型格雷编码的离焦二元光栅相位展开方法

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光电子．激光 2013年第8期24卷 1542-1548页

作者：肖焱山曹益平武迎春四川大学光电科学系四川成都610064 三峡大学理学院湖北宜昌443002

离焦投影使编码光图像黑白灰级跳变产生模糊而造成二值化错误,导致相位级次解码出错,影响相位展开。本文提出利用互补型格雷编码光计算相位级次,完成离焦二元光栅相位展开。生成两种编码光序列,出现误码的位置相互交错,具有互补性。结... 详细信息

离焦投影使编码光图像黑白灰级跳变产生模糊而造成二值化错误,导致相位级次解码出错,影响相位展开。本文提出利用互补型格雷编码光计算相位级次,完成离焦二元光栅相位展开。生成两种编码光序列,出现误码的位置相互交错,具有互补性。结合两种互补性编码光图像进行相位展开,可有效避免编码光图像二值化错误所引起的误码影响。对陡变物体测量的结果表明,相位相对误差(RE)为1.03%,误差峰谷值(PV)为0.24rad,均方差(RMS)为0.14rad。本文方法提高了离焦二元光栅测量精度,扩大了测量范围,尤其适用于陡变或不连续物体的三维面形测量。

关键词：相位测量轮廓术(PMD) 离焦二元光栅相位展开互补格雷编码二值化

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条纹投影轮廓术中新的相位高度映射算法

中国激光 2011年第12期38卷 188-194页

作者：肖焱山曹益平武迎春四川大学光电科学系四川成都610064 三峡大学理学院湖北宜昌443002

提出一种新的更具普适性的相位高度映射关系,测量中无需考虑系统双瞳连线是否与参考面平行以及成像系统光轴是否与参考面垂直。该映射关系有效地将待标定系数与标定采样点的像素坐标分离开来,系统校准时只需标定与采样点坐标位置无关的... 详细信息

提出一种新的更具普适性的相位高度映射关系,测量中无需考虑系统双瞳连线是否与参考面平行以及成像系统光轴是否与参考面垂直。该映射关系有效地将待标定系数与标定采样点的像素坐标分离开来,系统校准时只需标定与采样点坐标位置无关的常系数,大大减少标定采样点数目,且在校准过程中只需2个标定平面。实验证实了该方法的有效性和正确性。

关键词：测量三维面形测量条纹投影轮廓术相位高度映射校准简化

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基于特定板的空间方位角检测可靠性分析

强激光与粒子束 2011年第10期23卷 2603-2607页

作者：毕泽曹益平四川大学电子信息学院成都610064

利用远心光路和计算机视觉检测系统检测特定板空间方位角。研究了特征点的数量对于检测特定板空间方位角的影响,并分析了如何选取特征点的数量来提高方位角检测的可靠性。通过CCD拍摄特定板的图像并进行处理,得出特定板的空间方位角。... 详细信息

利用远心光路和计算机视觉检测系统检测特定板空间方位角。研究了特征点的数量对于检测特定板空间方位角的影响,并分析了如何选取特征点的数量来提高方位角检测的可靠性。通过CCD拍摄特定板的图像并进行处理,得出特定板的空间方位角。通过大量的实验发现:特定板方位角的测量精度和其上特征点的数量有一定的关系,经实验发现特定板与CCD距离在2～5m的范围时,参与计算的有效特征点数量大于28时计算出来的空间方位角度比较稳定。

关键词：空间方位角特定板特征点 CCD CCD标定