鏡面反射物體光學三維測量技術研究.pdf

1、光學三維測量技術以其高精度、高效率和非接觸的優(yōu)點，已經(jīng)在工業(yè)以及民用領域得到廣泛的應用，但是其技術主要是針對漫反射物體的測量。同漫反射物體的測量技術相比，鏡面物體光學三維測量技術的發(fā)展還不成熟、其技術研究已嚴重滯后于需求的快速增長。僅就國內(nèi)而言，目前尚未開展相關的研究工作。因此，本論文以鏡面物體光學三維測量技術為研究目標，有一定的理論意義和實用價值。論文主要內(nèi)容包括： 1.鏡面物體光學三維測量技術綜述本文首先在模型上分析了鏡面物

2、體和漫反射物體之間的差異，以及反射模型對鏡面物體光學測量的影響。在此基礎上，本文對現(xiàn)有鏡面物體光學三維測量技術的原理和技術特點做了概述，為本文的研究工作提供了基本的技術參照和研究策略。 2.“基于平板顯示器移動的鏡面物體三維測量新方法”的提出現(xiàn)有測量鏡面物體三維面形的條紋投射技術，一般需要獲取被測物面的梯度的信息，存在計算復雜性大的問題。為此，本文提出了一種新的測量方法：采取讓投射器件做特定方向的運動，獲取不同投射位置下的多組相

3、位數(shù)據(jù)。由這些相位數(shù)據(jù)，通過對入射光的反向追蹤，直接測量被測物體的面形。根據(jù)該原理，本文對測量系統(tǒng)做了詳細的幾何分析，推導了被測點三維坐標的計算公式，并通過數(shù)值模擬分析了該測量原理的各種誤差因素。 3.鏡面物體三維測量條紋圖像分析技術研究本文綜合分析了相位分析技術，尤其是包裹相位的去包裹問題。在此基礎上，采用變頻條紋投射與時域相位去包裹技術實現(xiàn)了絕對相位的求解，并能克服條紋圖像的嚴重多義性帶來的困難。由于三角測量方法固有的問題，

4、將造成條紋圖像中出現(xiàn)陰影、暗背景等情況，這類區(qū)域中的相位數(shù)據(jù)是無意義的，為了去除這類無效數(shù)據(jù)，本文采用了基于調(diào)制度自動分割技術，自動識別測量有效區(qū)域。實驗驗證了這些技術為鏡面物體三維測量中的條紋圖像處理找到了很好的解決方案。 4.測量系統(tǒng)的構建根據(jù)本文提出的測量原理，構建了實際測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)選擇液晶顯示屏幕作為條紋投射設備；選擇CCD攝像機作為條紋圖像記錄設備；并利用導軌使得顯示屏幕做特定方向上的運動，在不同位置投射條紋。利用