基于彩色復(fù)合光柵的快速三維測量研究.pdf

1、光學(xué)三維測量技術(shù)以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，集光電子學(xué)、圖像圖形計算處理、計算機(jī)控制等技術(shù)于一體，是科學(xué)、工程技術(shù)飛速發(fā)展所催生出的現(xiàn)代非接觸式測量方法之一。由于其精度高，且速度快，在工業(yè)產(chǎn)品檢測、醫(yī)療檢查、空間遙感等諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　基于光柵投影的三維測量技術(shù)主要有傅立葉變換輪廓術(shù)，相移輪廓術(shù)等。傅里葉變換輪廓術(shù)只需采集一幀目標(biāo)變形光柵圖就能恢復(fù)出目標(biāo)物體三維面形信息，該方法測量速度快，但精度不高。而相移輪廓術(shù)則根據(jù)算法

2、的不同需要拍攝N幀精確相移的光柵圖像，算法中不涉及傅里葉變換、濾波等復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，精度高。但是由于需要多幀光柵圖像進(jìn)行相位的計算，其測量速度有待提高。
　　為保證測量精度，同時又能夠適于快速動態(tài)測量，本文重點研究基于彩色復(fù)合光柵的相移輪廓術(shù)。文中闡述了相移輪廓術(shù)的基本原理，搭建了基于彩色復(fù)合光柵投影的相移輪廓術(shù)的測量系統(tǒng)，針對系統(tǒng)的非線性等因素對測量精度的影響，進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，提出了兩種基于傳遞函數(shù)的改善彩色光柵正弦性的方法

3、。研究的主要內(nèi)容如下:
　　1.分析、討論了相移輪廓術(shù)的基本原理，簡述了光柵圖像質(zhì)量對相移輪廓術(shù)精度的影響，以及相關(guān)的校正方法。
　　2.使用彩色CCD相機(jī)和彩色投影儀搭建了三維測量系統(tǒng)。基于三步相移技術(shù)，將三幀相移圖預(yù)先固定在投影儀的紅、綠、藍(lán)三個通道中，形成彩色復(fù)合光柵，彩色投影儀投影彩色光柵，彩色CCD接收光柵圖像，送入計算機(jī)進(jìn)行處理。
　　3.針對實際采集到的彩色光柵圖樣各顏色通道灰度分布不均勻、正弦性不好等問

4、題，研究了光柵投影質(zhì)量對測量誤差的影響;將傳遞函數(shù)的概念引入到彩色復(fù)合光柵的校正中來，提出了兩種基于傳遞函數(shù)的方法來校正彩色投影光柵。
　　4.討論了測量系統(tǒng)的標(biāo)定原理，進(jìn)行了高度方向的標(biāo)定，對人臉面具進(jìn)行了三維恢復(fù)。
　　相關(guān)實驗結(jié)果顯示，本文提出的光柵校正方法能夠有效地改善該系統(tǒng)拍攝得到的光柵圖像質(zhì)量，進(jìn)而提升了系統(tǒng)的測量精度，而且方法簡單，速度快。而采用彩色復(fù)合光柵投影的相移輪廓術(shù)只需采集一幀圖像，也大大提升了測量速度