基于时间相位展开的相位测量轮廓术方法研究

摘要

本文主要研究内容是结构光测量的一个重要分支技术——相位测量轮廓术。相位测量轮廓术是一门知识综合型技术，囊括了计算机视觉、结构光、相位偏移算法、图像处理和三维重建等几个方面的内容。本课题的目的在于实现一种满足目前工业测量需求的结构光测量系统，文章中详细地阐述了各方面与相位测量轮廓术相关技术的基本概念，并且恰当地引用到实际测量系统中。 时间相位展开算法和无约束系统结构是本文主要两个工作重点。 相位测量轮廓术的测量精度虽然比较高，但获取连续相位的同时会扩大图像中的随机噪声的影响。如果图像投影和图像采集设备达不到较好的性能，则严重降低作为信息载体——正弦光栅的正弦性，从而降低测量精度。采用时间相位展开不仅能够极大程度克服相位展开遇到的误差扩散，还能适应表面突变较大的物体轮廓测量。 传统结构光系统结构具有较为严格的要求，通常情况下很难完全满足理论的设计模型，降低了测量的自由度。不仅如此，利用理想系统结构的数学模型最终的三维坐标计算结果也很难达到更高精度。为此，对系统结构无约束的研究是刻不容缓。本文提及的一种无约束系统结构对投影仪，照相机和被测物体的位置都没有要求，实验证明其测量精度符合预期目标。 本文借鉴成熟的系统标定方法和图像处理技术，以求进一步提高测量精度。

目录

文摘

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第一章引言

1.1选题背景及意义

1.2研究现状及发展趋势

1.3课题来源及主要研究内容

1.4本章小结

第二章相位测量轮廓术原理

2.1结构光的概念

2.1.1光平面

2.1.2三角法

2.2相位测量原理

2.2.1光栅图像的生成

2.2.2相位信息的获取

2.2.3相位展开

2.2.4三维坐标计算

2.3标定

2.4拼接

2.5影响测量精度的因素

2.6本章小结

第三章系统设计

3.1系统组成

3.2系统结构和数学模型

3.2.1理想的约束模型

3.2.2无约束模型

3.3系统标定

3.3.1分步标定

3.3.2整体标定

3.4本章小结

第四章实验结果和分析

4.1实验方案

4.1.1平面测量

4.1.2圆柱测量

4.1.3任意曲面

4.2精度和误差分析

4.2.1伽马校准

4.2.2图像滤波

4.3本章小结

第五章总结和展望

5.1研究工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果