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调制度测量轮廓术的系统标定

光学学报 2005年第2期25卷 203-206页

作者：邵双运苏显渝王华李泽仁四川大学电子信息学院光电系成都610064 北京交通大学理学院北京100044 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

　调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量... 详细信息

　调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量高度与实际高度之间的映射关系,并利用映射关系确定每一像素点对应的映射关系系数,然后建立映射关系系数查找表,存入测量系统中,完成纵向标定。首先分析了测量系统的误差来源,然后给出了标定方法和标定过程,最后给出了实测结果。结果表明,利用提出的系统标定方法可以有效消除调制度测量轮廓术测量系统误差,显著地提高了系统测量精度。

关键词：光学测量光学三维传感调制度测量轮廓术标定高度映射

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光栅投影三维形貌测量系统的研究

光栅投影三维形貌测量系统的研究

作者：杨丽霞东北大学

学位级别：硕士

近十年来,结构光三维形貌测量技术在逆向工程、质量控制、自动在线检测、医学诊断、文物数字化和人体测量等众多领域应用广泛。20世纪80年代,国外开始对面结构光三维形貌测量技术进行研究,目前已发展成熟。而国内对结构光三维形貌测量... 详细信息

近十年来,结构光三维形貌测量技术在逆向工程、质量控制、自动在线检测、医学诊断、文物数字化和人体测量等众多领域应用广泛。20世纪80年代,国外开始对面结构光三维形貌测量技术进行研究,目前已发展成熟。而国内对结构光三维形貌测量技术的研究开始于21世纪,目前还处于成长阶段。由国内研发、推出的结构光三维形貌测量系统在测量精度、测量速度及稳定性方面与国外先进产品存在着很大的差距。光栅投影三维形貌测量是利用数字投影设备将正弦光栅投射到被测物的表面,由图像传感器获取由于被测物表面高度调制而发生变形的光栅条纹的图像,根据图像中像素灰度值的变化对变形的光栅条纹进行解调,计算出被测物表面点的三维点云数据,从而快速、准确地实现被测物的三维形貌测量。在深刻了解结构光三维形貌测量系统应用背景与研究现状的基础上,深入研究光栅投影三维形貌测量系统的关键技术,初步搭建了一套应用于实验测量、价格适中的光栅投影三维形貌测量系统。在系统搭建初期,认真学习了光栅投影三维形貌测量技术中所应用到的摄影测量学、光学、数字图像处理、格雷编码等关键技术;在系统搭建过程中,逐一解决了其间所遇到的相机标定、角点检测、相位计算、图像预处理等技术难题,并最终完成了测量系统的搭建工作;在系统搭建完成后,在系统分析了影响系统测量精度各方面因素的基础上,利用改变相移帧数与改变投影仪输入光栅模式的方法来改善系统的非线性以提高系统精度,并用实验数据验证了以上改善方法的有效性,将系统的测量精度提高到0.1mm。

关键词：光栅投影三维测量相位计算高度映射精度研究

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光度立体与结构光融合的水下三维重建

光度立体与结构光融合的水下三维重建

作者：刘文静青岛理工大学

学位级别：硕士

现有的水下三维重建方法大多沿用空气中的三维重建方法,由于水体对光的吸收和散射作用远远大于空气,所以空气中的三维重建方法直接应用于水下时,重建精度较低。本文对空气中的结构光重建法进行改进,提高其在水下的重建精度;并针对光度... 详细信息

现有的水下三维重建方法大多沿用空气中的三维重建方法,由于水体对光的吸收和散射作用远远大于空气,所以空气中的三维重建方法直接应用于水下时,重建精度较低。本文对空气中的结构光重建法进行改进,提高其在水下的重建精度;并针对光度立体积分表面提出一种高度矫正算法,减小重建表面形变;最后提出一种光度立体与结构光融合的方法,使最终的重建表面同时具有高精度的高度信息和梯度信息。主要包括以下内容:(1)针对空气中的结构光重建法,提出一种改进方法,提高其在水下的重建精度。在结构光图像预处理阶段,本文增加去后向散射过程,基于水下成像模型从图像复原的角度对结构光图像进行去后向散射处理;在光条中心特征点提取阶段,本文将极值法与图像腐蚀相结合,提高在浑浊水质下的鲁棒性;在特征点高度重建阶段,对于重建结果,本文设置梯度约束来区分重建结果中的正常点和异常点,并由GRNN重新生成异常点的高度值。极大提高了结构光重建法在水下的重建精度和对不同水质的鲁棒性。(2)针对光度立体积分表面高度误差较大的问题,提出一种高度矫正算法,减小积分表面的形变程度。首先对四种积分方法(Frankot-Chellappa方法、泊松方法、Diffusion方法和M-estimators方法)进行评价,对评价结果较优的积分方法所得的积分表面进行矫正,提高了梯度积分效果。(3)基于本文的结构光重建结果和光度立体重建结果,提出光度立体与结构光融合的方法,利用BP神经网络建立光度立体重建高度到结构光重建高度的映射,即利用结构光法重建高度对光度立体法积分表面高度进行修正,在保持积分表面梯度精度较高的同时提高积分表面的高度精度。实验结果表明,本文光度立体与结构光融合的水下三维重建方法,可使最终的重建表面具有高精度的梯度信息和高度信息,且在高度信息上优于结构光重建结果,在梯度信息上优于光度立体法积分结果,并对不同目标对象具有适用性,对水质环境具有鲁棒性。本文方法可应用于海产养殖产业、海底地形地貌勘测、水下考古及海底资源开发等领域。

关键词：结构光重建法光度立体重建法融合高度映射神经网络

基于相移与调制度比的结构光三维面形垂直测量方法

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中国激光 2019年第7期46卷 168-176页

作者：卢明腾苏显渝西南技术物理研究所四川成都610041 四川大学电子信息学院四川成都610065

为了兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度,提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度测量轮廓术方法。使用一个由柱面镜和普通投影镜头组成的特殊投影系统,将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域,柱面镜使两种光栅条... 详细信息

为了兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度,提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度测量轮廓术方法。使用一个由柱面镜和普通投影镜头组成的特殊投影系统,将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域,柱面镜使两种光栅条纹的“像面”分离,两“像面”之间构成测量区域。利用相移算法得到两组正弦条纹在测量区域的调制度分布,并建立两种条纹的调制度比与实际物理位置的映射关系。测量时,将待测物体放置于测量区域,并根据物体表面两种条纹的调制度比与物理位置的映射关系,即可重建物体的三维面形。通过对实物的测量实验验证了所提方法的可行性。

关键词：测量三维面形测量调制度测量轮廓术垂直测量高度映射相移算法

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激光片光三维传感的直接映射方法

光学学报 1997年第4期17卷 447-451页

作者：李万松苏显渝四川联合大学光电科学技术系

提出了一种新的全场高度映射方法，利用激光片光产生的莫尔条纹的性质，拟合出两个映射曲面。通过这两个曲面方程，可同时直接得出ＣＣＤ探测器表面任意一点在实际世界坐标系中对应的高度和一维横向坐标。

关键词：激光片光高度映射莫尔条纹三维