基于光柵投影的三維形貌測量技術(shù)研究.pdf

1、基于光柵投影的三維形貌測量技術(shù)是一種非接觸式的物體三維形貌測量方法。相比于接觸式的三維測量方法，非接觸式的三維測量具有全場性、快速性、無破壞性及精度高等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、文物保護(hù)、反向工程、質(zhì)量控制、機器視覺等領(lǐng)域。
　　光柵投影三維形貌測量的基本原理是:用計算機編制正弦光柵條紋，用投影儀投射到物體表面，如果物體具有高低變化的表面時，將對投射的正弦條紋產(chǎn)生相位調(diào)制，表現(xiàn)為具有一定程度變形的光柵條紋。利用相移法、傅里葉變換法或其

2、他方法解調(diào)出包裹相位，并進(jìn)行相位展開。最后根據(jù)系統(tǒng)模型中的相位高度轉(zhuǎn)換關(guān)系式得到物體表面采樣點的三維坐標(biāo)。
　　本文主要研究了基于光柵投影的三維形貌測量的理論、方法及關(guān)鍵技術(shù)，并將其應(yīng)用到實際物體的測量，具體研究內(nèi)容包括以下幾方面:
　　(1)對光柵投影三維測量技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了總結(jié)，指出影響該測量系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，即測量原理和光柵圖像處理。經(jīng)過分析指出:在測量原理方面，對投影儀和攝像機系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型建立是影響最終測

3、量精度的主要因素;在圖像處理方面，解相位和相位展開算法是決定能否求得準(zhǔn)確的相位以及影響測量精度和速度的重要因素。
　　(2)實現(xiàn)了對攝像機和投影儀系統(tǒng)較高精度的標(biāo)定。對相機的標(biāo)定技術(shù)比較成熟，使用Bouguet的攝像機標(biāo)定工具箱可以實現(xiàn)對相機的標(biāo)定。經(jīng)過深入研究，指出投影儀可以看作是逆向的攝像機，采用基于平面的標(biāo)定方法可以實現(xiàn)對投影儀的較高精度標(biāo)定。
　　(3)分析了當(dāng)前對相位展開技術(shù)的研究進(jìn)展。傳統(tǒng)的相位展開方法可以實現(xiàn)對