基于二值光柵離焦投影的三維測量方法研究.pdf

1、光柵投影三維測量技術(shù)以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，融合計算機視覺、圖像處理現(xiàn)物體表面形面的數(shù)、數(shù)字信號處理等學(xué)科，從而實據(jù)測量。傳統(tǒng)投影正弦光柵的三維測量技術(shù)，會受到投影儀投影幀率以及投影儀的Gamma失真等硬件條件限制，無法實現(xiàn)對動態(tài)物體的精確、快速測量。近年來，用投影儀離焦二值光柵則大大突破上述問題的瓶頸，成為光柵投影三維測量的主流技術(shù)。本文針對離焦投影三維測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題展開了研究，主要創(chuàng)新內(nèi)容和成果如下:
　　1.提出一種新的二值

2、光柵生成方法，使投影儀的離焦程度不受嚴(yán)格限制，保證不同離焦程度下產(chǎn)生的光柵圖像正弦性均較好，從而保證最終測量結(jié)果精度高、魯棒性強。根據(jù)正弦光柵的對稱性和周期性等特性，提出一種新的二值區(qū)域塊的設(shè)計方法，使得所設(shè)計的二值區(qū)域塊尺寸雖小，卻不僅能有效地描述二值光柵還提高了處理效率。進(jìn)一步，針對二值區(qū)域塊的優(yōu)化問題，提出了新的多像素跳變方法，解決了單像素跳變方法容易陷入局部最優(yōu)解的問題，進(jìn)而使得到的二值光柵圖像正弦性更好。實驗證明，相較于傳統(tǒng)二

3、值光柵圖像生成方法，所提方法不僅保證高質(zhì)量相位信息的獲取，而且適用于不同程度的離焦測量環(huán)境。
　　2.提出一種新的三維點云插值方法，以提高空間點云的分辨率，使光柵投影三維測量所得的點云密度受到相機及投影儀等硬件分辨率限制的問題得以解決，為后續(xù)點云處理和操作帶來方便。本文首先從理論上闡述了相位和三維點云的對應(yīng)關(guān)系，以分析該方法的可行性;其次，對三種常用的插值算法進(jìn)行具體分析和優(yōu)缺點比較;最后，提出了基于相位插值的點云插值新算法，并針