適用于快速三維形貌測量的結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)研究.pdf

1、采用數(shù)字光柵投影進行三維測量的方法，因具有非接觸、測量范圍廣、高精度、高穩(wěn)定性的特點，在工業(yè)質(zhì)量控制、文物三維建模、生物醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景，是當(dāng)前國內(nèi)外科研工作者研究的熱門方向。針對結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)過程中的非線性效應(yīng)以及絕對相位的獲取問題，本文進行了深入的研究與實驗分析，并構(gòu)建出一套測量快速且適應(yīng)性強的結(jié)構(gòu)光三維形貌測量系統(tǒng)。
　　本文所做工作主要圍繞以下三個方面展開:
　　1)進行了結(jié)構(gòu)光非線性誤差的校正

2、研究，針對非線性誤差的克服問題，提出了兩種解決方案。首先，本章提出了一種使用兩幅二級條紋灰度圖合成而成單幅三級脈沖寬度調(diào)制條紋灰度圖的方法，省去了結(jié)構(gòu)光進行非線性標(biāo)定的過程，實現(xiàn)了在三級脈沖寬度調(diào)制條紋灰度圖下的離焦結(jié)構(gòu)光三維重構(gòu)。接著，本章提出了一種利用頻域數(shù)字濾波法進行結(jié)構(gòu)光非線性校正的方法，該方法能夠大大消除非線性效應(yīng)帶來的相位誤差。對兩種解決方案分別進行了理論分析、仿真模擬和實驗驗證。
　　2)提出了一種新型的二元結(jié)構(gòu)光階

3、梯相位編碼方法，該編碼方法可精確確定投影光柵條紋的周期級次，與傳統(tǒng)階梯相位編碼方法相比，同等條件下減少了投影條紋數(shù)目，提高了測量速度，在不考慮彩色投影多通道顏色混疊的影響的前提下，若將條紋調(diào)制進彩色通道，可進一步提高測量速度。通過二值化生成編碼條紋，在保留傳統(tǒng)階梯相位測量快速的優(yōu)點的前提下，針對不同正弦光柵條紋，調(diào)整相移步數(shù)和階梯相位子區(qū)數(shù)目，具有傳統(tǒng)階梯相位編碼所不具備的靈活性。之后本章對理論進行了模擬仿真和實物三維重構(gòu)實驗，三維重構(gòu)