高精度結(jié)構(gòu)光視覺測量方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)通過將編制的結(jié)構(gòu)光圖像通過投影儀等設(shè)備投影到被測物體，其采用的是主動投射的方式，投影儀投射模式特征已知，由照相機(jī)捕獲到投影圖像后，只要對捕獲圖像進(jìn)行解碼即可得到模式圖像的匹配關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確找出對應(yīng)匹配點，通過圖像處理和三維模型轉(zhuǎn)換得到被測物體的三維信息。
　　結(jié)構(gòu)光視覺測量被認(rèn)為是最可靠的三維測量技術(shù)之一。本文研究采用基于正弦光柵的時間編碼方法，采用三步相移光柵法投射物體，投射光柵分為水平和豎直兩個方向，捕獲場景

2、調(diào)制后的圖像，求出包裹相位圖，對包裹相位圖進(jìn)行解纏，得到絕對相位圖，由絕對相位圖的相位特征尋找對應(yīng)點。
　　由于實際投影過程中，正弦光柵圖像會由于各種原因產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致捕獲到的正弦光柵圖像包含著除了物體三維信息之外的噪聲和干擾，影響最后的測量精度。因此本文研究了補(bǔ)償和矯正正弦光柵圖像的方法，以提高正弦光柵測量方法的精度。主要研究內(nèi)容有：
　　首先，介紹了三維物體測量的基本原理和方法，重點介紹了基于正弦光柵的結(jié)構(gòu)光測量方法?？?/p>

3、結(jié)了正弦光柵的特性和存在影響正弦光柵精度的因素。
　　其次，研究了正弦光柵的gamma值計算和矯正方法。建立gamma模型，對標(biāo)準(zhǔn)平板投影不同寬度的正弦光柵，通過捕獲的正弦光柵計算gamma值，并根據(jù)已知gamma值對畸變相位進(jìn)行矯正，獲得矯正后相位。
　　再次，研究了基于查表法的 gamma值矯正方法。直接向標(biāo)準(zhǔn)平板投影測量用的正弦光柵。之后通過與理論上的理想正弦光柵圖像與實際正弦光柵圖像進(jìn)行比較，得到實際測量值與理論值的

4、差，進(jìn)而求得 gamma畸變引起的光柵畸變程度并建立查找表儲存此誤差。在實際測量中即可直接通過查找表獲知并補(bǔ)償gamma畸變引起的測量誤差。
　　之后研究了基于補(bǔ)充圖像的光強(qiáng)飽和矯正方法，通過在原三步相移法光柵測量的基礎(chǔ)上再附加光強(qiáng)幅值相反的三幅光柵條紋圖像，可以補(bǔ)充由于光強(qiáng)過強(qiáng)時造成的光強(qiáng)飽和平臺現(xiàn)象引起的誤差。
　　最后，研究了三維重構(gòu)原理和方法。根據(jù)三維重構(gòu)原理，分別對被測物體進(jìn)行有矯正和無矯正的重構(gòu)實驗，并得到被測物