投影柵線法形貌測量中系統(tǒng)標定及相位去包裹的研究.pdf

1、物體表面三維形貌測量具有十分重要的應用價值，在自動化加工、產品質量檢測、實物仿形、計算機輔助設計、生物醫(yī)學、機器視覺、藝術雕塑等領域都有著廣泛的應用前景，因此成為當今國內外的熱門研究課題。投影柵線法三維形貌測量做為物體表面三維形貌測量的一種，由于其具有面場數據測量、實時性強、測量范圍廣的優(yōu)點，更是成為三維形貌測量研究中的熱點。由于投影柵線法三維形貌測量中數據點是串行處理的，后續(xù)數據點的處理要參照前面數據點的處理結果，所以很容易造成誤差和

2、錯誤的傳播，導致整個測量數據的錯誤，這是影響投影柵線法三維形貌測量實用化的一個主要原因。此外如何在不需要苛刻光路條件的前提下還原出三維坐標數據也是投影柵線法三維形貌測量實用化所需要考慮的問題。 本課題構建了一套完整的投影柵線法形貌測量系統(tǒng)，包括柵線的投影，變形柵線圖的拍攝、相位去包裹、三維數據的還原及三維物體重建等，并針對影響投影柵線法形貌測量實用性的幾個關鍵難點問題進行重點研究。本課題取得的主要研究成果如下： 1.根據

3、實際實驗所測結果和去包裹過程的單步顯示觀察，分析了去包裹中“拉線”錯誤的主要產生原因：對復雜表面采樣(數據量、采樣密度)不足?！袄€”的產生使本該連續(xù)的相位分布出現跳變，并最終使得所還原的三維數據出現錯誤。為解決此問題同時不降低總體測量的分辨率，本文提出了一種新的基于雙頻光柵投影去包裹的去包裹算法，在實際測量中取得了很好的效果。 2.設計了一種新的系統(tǒng)標定方法，通過標定拍攝攝像機和對一個標準物體的測量經過軟件求解系統(tǒng)各個參數，并

4、依此參數來還原三維坐標。該標定方法不需要傳統(tǒng)方法中對系統(tǒng)攝像機和投影設備的位置耦合性條件要求(平行性條件和光軸相交條件)，對攝像機和投影裝置沒有位置上的苛刻要求，因此使系統(tǒng)調節(jié)簡單方便，提高了測量精度，簡化了測量系統(tǒng)結構和測量步驟。實驗結果表明該標定方法，結果準確度達到了測量的要求，是一種可行性很強的標定方法。 3.本課題采用雙攝像機拍攝的方法，減少測量盲區(qū)，擴大了測量范圍。本文討論了雙攝像機拍攝中測量物體位置以及測量物體表面朝