基于相位編碼條紋加相移的三維測量方法研究.pdf

1、三維測量技術(shù)是一項(xiàng)依托計(jì)算機(jī)視覺，融合信息光學(xué)、機(jī)械控制、電路系統(tǒng)的新型測量技術(shù)，具有非接觸、精度高、實(shí)時(shí)性好、適應(yīng)性強(qiáng)、信息量豐富等優(yōu)勢。隨著相關(guān)硬件、軟件性能的飛速進(jìn)步和成本不斷降低，三維測量技術(shù)的優(yōu)勢逐漸得到充分發(fā)揮，在生活、生產(chǎn)、科研、軍事等各個(gè)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。基于條紋投影輪廓術(shù)的三維測量方法是三維測量技術(shù)中最常用、最有效的方法之一。然而，其測量速度和測量精度依然是需要進(jìn)行重點(diǎn)探討、研究的問題。
　　相較于格雷加

2、相移的三維測量方法，格雷碼是一種基于強(qiáng)度的編碼方式，其對(duì)環(huán)境光、相機(jī)噪聲、測量對(duì)象表面的反射率等較敏感，從而影響測量對(duì)象三維重建的效果；而條紋中的相位對(duì)以上提及的干擾因素影響少，魯棒性強(qiáng)。因此，基于相位的編碼方式的相位編碼條紋，免疫性好，在相位解包時(shí)能準(zhǔn)確得到條紋級(jí)次，可以測量不同表面反射率的物體。本學(xué)位論文針對(duì)基于相位編碼條紋加相移的三維測量方法實(shí)現(xiàn)快速、高分辨率的關(guān)鍵問題展開研究。
　　本文的主要研究內(nèi)容和工作如下：
　

3、　1.改進(jìn)了基于灰度相位編碼條紋周期校正的三維測量方法。條紋投影輪廓術(shù)大多都采用投影儀傾斜的相交軸測量系統(tǒng)，參考平面上的光柵條紋周期會(huì)出現(xiàn)展寬的現(xiàn)象，由CCD相機(jī)垂直記錄下這些周期非均勻的光柵條紋，在三維重建后，其測量精度將會(huì)明顯降低。研究了條紋周期展寬的規(guī)律，生成周期非均勻的正弦條紋，提出根據(jù)非均勻正弦條紋，反求得到與之對(duì)應(yīng)的周期非均勻相位編碼條紋，作為投射條紋。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，投射周期非均勻的正弦條紋和相位編碼條紋，能實(shí)現(xiàn)精確相位解包

4、，降低相位誤差，從而提高測量精度。
　　2.改進(jìn)了基于彩色相位編碼條紋結(jié)合相移的三維測量方法。基于單一通道的灰度條紋測量技術(shù)已難以滿足現(xiàn)今快速、高精度地測量物體三維面形這種發(fā)展趨勢。因此，研究了使用相位條紋嵌入三個(gè)通道中，形成彩色條紋，通過增加通道的數(shù)量，減少投影條紋的幅數(shù)，從而提高測量速度。然而，使用彩色條紋各通道間必然存在著串?dāng)_，同時(shí)，測量精度也受到系統(tǒng)非線性效應(yīng)的影響。使用軟件算法將校正通道的串?dāng)_、三色強(qiáng)度失衡及系統(tǒng)非線性，