基于LabVIEW的彩色結(jié)構(gòu)光三維形貌測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、三維測量是物體表面輪廓的三維尺寸和形狀的測量。與傳統(tǒng)二維測量相比，物體三維測量能夠記錄更多的信息量，能夠更真實(shí)、更全面的再現(xiàn)客觀物體。近年來，科技不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，信號自動處理技術(shù)不斷成熟，尤其是強(qiáng)大的圖形化編程工具和USB2.0接口的高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的出現(xiàn)，都為三維測量技術(shù)的發(fā)展提供了良好的軟硬件技術(shù)支持。
　　 本文敘述了三維測量技術(shù)的背景和分類，總結(jié)了光柵投影三維測量技術(shù)中的幾種特點(diǎn)突出、使用有效的相位求解方

2、法，并選用基于π相移技術(shù)的傅里葉變換輪廓術(shù)作為本測量系統(tǒng)的解調(diào)算法。作者還對黑白光柵和彩色光柵投影的測量結(jié)果分別進(jìn)行了分析，得出彩色光柵投影測量精度高于黑白光柵投影測量精度的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，作者實(shí)現(xiàn)了三維形貌測量系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，構(gòu)建成一個集投影、采集、解調(diào)于一體的完整測量系統(tǒng)，且系統(tǒng)模擬測試結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本三維形貌測量系統(tǒng)的圖像采集硬件使用了USB2.0接口的全數(shù)字工業(yè)攝像機(jī)，提高了系統(tǒng)的可靠性和測量速度。系統(tǒng)測量部分的軟件平臺是

3、LabVIEW，而數(shù)據(jù)處理部分使用了Matlab。在實(shí)際測量中，采集到的受各種因素影響的圖像與理想圖像存在明顯差別，因此，作者在解調(diào)解算前對圖像進(jìn)行了平滑和亮度修正等處理，盡可能地減小了測量誤差。通過對比實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過前處理的圖像解算恢復(fù)出的三維物體形貌輪廓效果要明顯優(yōu)于未經(jīng)處理的圖像解算。最后，本文對整體測量過程中的誤差來源進(jìn)行了分析。
　　 本論文主要有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 1.使用USB2.0接口的全數(shù)字工業(yè)攝像機(jī)構(gòu)

4、成用于三維物體形貌測量的圖像采集系統(tǒng)。該采集系統(tǒng)無需使用圖像采集卡、即插即用，且具有高分辨率、高精度、高清晰度、色彩還原好、低噪聲等特點(diǎn)，適合工業(yè)測量應(yīng)用。
　　 2.使用LabVIEW和Matlab作為軟件開發(fā)平臺進(jìn)行混合編程，充分利用兩種開發(fā)平臺的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建成一套集投影、采集、解算、結(jié)果顯示于一體的完整實(shí)用的三維形貌測量系統(tǒng)。
　　 3.使用數(shù)字圖像均值濾波、亮度修正等圖像前處理技術(shù)，降低了測量誤差、提高了測量精度。