基于結(jié)構(gòu)光的復(fù)雜物體輪廓三維測量.pdf

1、本文研究和探討了基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的復(fù)雜物體輪廓的三維測量技術(shù)，其系統(tǒng)主要由數(shù)字投影儀和數(shù)字?jǐn)z像機所組成。結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)類似于多攝像機立體系統(tǒng)，不同的是其中一個數(shù)字?jǐn)z像機由數(shù)字投影儀所取代。這項技術(shù)極大地簡化了三維視覺測量的對應(yīng)關(guān)系的問題，即同一個點在不同圖像中的對應(yīng)關(guān)系。現(xiàn)今結(jié)構(gòu)光技術(shù)已成為三維視覺測量領(lǐng)域的研究熱點，已有許多國內(nèi)外學(xué)者提出了不同的基于結(jié)構(gòu)光的測量方法技術(shù)，成為了一種可靠和穩(wěn)定的三維測量系統(tǒng)。根據(jù)編碼策略的不同，結(jié)構(gòu)光技術(shù)

2、可以分為三大類：時間編碼、空間編碼和直接編碼。本文所研究的是時間編碼中的基于正弦條紋光柵編碼方法的高精度結(jié)構(gòu)光三維視覺測量技術(shù)。由于實際測量過程中，投影正弦光柵和捕獲到調(diào)制圖像由于各種原因受到了失真或干擾，致使捕獲到的受物體調(diào)制的正弦光柵圖像包含了除包含了物體的輪廓信息之外的噪聲和干擾，降低了系統(tǒng)的測量精度。因此本文著重地研究了基于結(jié)構(gòu)光的三維視覺測量系統(tǒng)的正弦光柵gamma失真校正算法，以及抑制捕獲圖像噪聲干擾，來實現(xiàn)高精度物體輪廓測

3、量。
　　本文首先分析條紋投影輪廓術(shù)的組成部分和主要原理，然后建立相位-深度的數(shù)學(xué)模型以及包裹相位提取的數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)已建立的數(shù)學(xué)模型分析條紋投影測量系統(tǒng)在測量時可能受到的干擾源并對其進行分析，找出降低條紋投影測量系統(tǒng)精度的主要原因。然后，通過理論分析發(fā)現(xiàn)，影響條紋投影測量系統(tǒng)精度的主要干擾為系統(tǒng)的高頻噪聲和非線性gamma失真導(dǎo)致的投影正弦光柵發(fā)生非線性畸變，以致獲取的包裹相位發(fā)生偏差。本文，通過旋濾波器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通濾波器來

4、對攝像機采集來的條紋圖像進行濾波處理，該濾波算法能夠干凈地濾除高頻噪聲的同時不會損壞圖像中有用的條紋特征。第三，建立系統(tǒng)中非線性gamma誤差的數(shù)學(xué)模型，分析非線性gamma失真對條紋投影測量系統(tǒng)的具體影響。針對非線性 gamma失真的特點，本文分別研究兩種補償校正的算法，以便提高系統(tǒng)的測量精度，實現(xiàn)高精度的條紋投影測量系統(tǒng)。第一種是基于迭代的相位補償校正算法，來消除系統(tǒng)非線性 gamma失真所造成的影響，其具有校正算法簡答、快速等特點