基于數(shù)字光柵投影的三維表面測量技術研究.pdf

1、三維重構一直是計算機視覺的重要研究領域之一。近年來三維輪廓重構技術的研究取得了巨大的進步，已廣泛應用于逆向工程、機器視覺，在線檢測、模具設計、醫(yī)療診斷等領域。結構光投影測量技術是實現(xiàn)三維重構的核心技術，其中數(shù)字光柵投影法是一種主流的光學測量方法，它通過把作為信息載體的數(shù)字光柵投影到物體表面，然后使用攝像機采集經過物體高度調制的變形后的光柵圖像，再經算法處理后解調出被測物的高度信息，具有非接觸性、全場性、測量靈敏度高等優(yōu)點，可以方便地實現(xiàn)

2、對被測物的三維形貌測量。本文對基于數(shù)字光柵投影的三維表面測量技術進行了系統(tǒng)研究，主要完成了以下工作:
　　(1)對影響投影光柵相位法測量效果的各項關鍵技術進行了研究，詳細分析了其系統(tǒng)關系模型、高度矩陣求取方法、相位提取方法、真實相位的展開方法等并分析優(yōu)缺點;
　　(2)對傳統(tǒng)求解高度矩陣的系統(tǒng)關系模型進行改進。本文采用直入射光路并配合使用一種簡便易行的標定方法，只需使用相移公式求取相位差，而不會引入與系統(tǒng)幾何位置關系有關的量

3、，最大限度地減少了求取高度矩陣所需的參數(shù)數(shù)量并提高抗干擾性;
　　(3)提出了一種改進的雙頻參考柵投影技術。該技術使用一種只包含一個周期低頻光柵的復合光柵進行投影，相比于傳統(tǒng)的雙頻技術，該方法避免了對低頻光柵的解包誤差，同時只需采集五幅圖像即可完成解算。實驗證明該方法可以良好地克服拉線誤差及測量形貌復雜的曲面;
　　(4)設計并組建了一套投影光柵相位法測量系統(tǒng)，并基于VC++開發(fā)了測量軟件，可方便地實現(xiàn)對物體三維形貌的測量。