基于相移編碼的分段相位編碼三維測(cè)量研究.pdf

1、隨著人類科技的不斷進(jìn)步，計(jì)量方法也發(fā)生了根本性的改變，不斷涌現(xiàn)出新的三維測(cè)量方法。其中，在光學(xué)技術(shù)中，基于條紋投影輪廓術(shù)的三維測(cè)量方法是光柵投影三維測(cè)量技術(shù)中最常用、最有效的方法之一。然而，其測(cè)量精度和測(cè)量速度依然是人們研究的熱點(diǎn)。
　　相較于格雷加相移的三維測(cè)量方法，格雷碼是基于強(qiáng)度的編碼，其對(duì)環(huán)境光、相機(jī)噪聲、測(cè)量對(duì)象表面的反射率等比較敏感，而基于相位的編碼方式的相位編碼條紋，抗干擾性好，在相位展開時(shí)能得到相對(duì)準(zhǔn)確的條紋級(jí)次。

2、但是，當(dāng)在相位編碼條紋中采用的碼字的數(shù)量增加時(shí)，在計(jì)算條紋級(jí)次的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生許多錯(cuò)誤，本學(xué)位論文針對(duì)相位編碼條紋在求解條紋級(jí)次的時(shí)候出現(xiàn)判決出錯(cuò)的問(wèn)題，提出了基于相移編碼的分段相位編碼方法，利用GPU對(duì)三維測(cè)量過(guò)程中的并行計(jì)算進(jìn)行加速，對(duì)復(fù)雜物體高精度的快速三維測(cè)量方法中的關(guān)鍵問(wèn)題展開研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.提出了分段相位編碼條紋。隨著相位編碼條紋數(shù)增多，導(dǎo)致條紋級(jí)次k(x,y)判決不穩(wěn)健，跳變

3、處出現(xiàn)錯(cuò)誤和周期錯(cuò)位等問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，提出分段相位編碼條紋，將相位編碼條紋進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，使每相鄰碼字之間相位高度差增大，通過(guò)得到分段的跳變點(diǎn)計(jì)算連續(xù)的條紋級(jí)次，在不減少碼字的情況下，使條紋級(jí)次更容易判決。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了本方法的可行性。
　　2.提出了基于相移編碼的分段相位編碼條紋三維測(cè)量方法。雖然提出的分段相位編碼條紋增大了碼字之間的相位高度差，但是其階梯相位的每一個(gè)階梯的像素寬度沒(méi)有變化，分段相位編碼條紋的實(shí)際分辨率并沒(méi)有很大

4、的提升，在相位編碼條紋中采用的碼字的數(shù)量增加時(shí)，在計(jì)算條紋級(jí)次的時(shí)候仍然會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致相位展開出錯(cuò)。因此，要實(shí)現(xiàn)更多碼字的測(cè)量對(duì)我們來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。在本方法中，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的基于相移編碼的分段階梯編碼條紋，采用較少的碼字來(lái)代替更多的碼字，增大了碼字的像素寬度，解決了碼字增多導(dǎo)致條紋級(jí)次誤判的問(wèn)題，并且提出了基于相移編碼的分段相位編碼條紋解包裹算法。這種方法的主要思想是將正弦條紋和相位編碼條紋的每個(gè)階梯之間的寬度比設(shè)置為1：n。