彩色梯形相移强度比三维测量方法

摘要

结构光三维测量技术在三维非接触测量等领域应用前景广阔，彩色梯形相移强度比投影法是结构光三维测量技术，具有非接触、高分辨率、无破坏性、数据获取快等优点，可以实现快速三维坐标测量。本文针对被测物处于静态或准静态的场合，设计了基于彩色梯形相移投影法的轮廓测量系统。
　　 本文深入研究了彩色梯形相移的编解码方法等方面的内容。研究成果在工业设计、生产控制、医疗检测和考古等领域具有广阔的应用前景。论文的主要研究内容如下：
　　 依据本文方法，建立三维测量系统数学模型；设计DLP投影仪、3CCD摄像机和笔记本电脑组建的三维轮廓测量系统。将灰度梯形相移法与RGB彩色空间模型相结合，提出了彩色梯形相移技术，彩色梯形相移法只需投射一幅彩色梯形条纹图就能进行强度比测量，较灰度梯形相移法而言，大大缩短了测量时间。
　　 研究基于彩色梯形相移法的强度比调制和解调算法；为了提高抗干扰能力；提出了彩色格雷码与彩色梯形相移相结合的测量方法，深入研究了基于彩色格雷码的时域展开技术，实现展开强度比提取。
　　 针对典型表面和复杂表面进行三维测量仿真实验和实际实验，实验结果表明：在700～950mm深度范围内，最大测量误差为2.1484mm，重构的复杂表面具有良好的视觉效果。
　　 深入分析了实际测量过程中遇到的颜色耦合和不平衡问题，并给出了解决方案，提高了测量系统在实际测量过程中的测量准确度。
　　 本文研究为编码结构光三维测量提供了高准确度和高采样密度的编解码方法及其理论和实验依据，对促进结构光三维测量技术发展及其工程应用具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 结构光三维视觉测量技术现状

1.2.1 时间灰度相移编码技术

1.2.2 时间彩色编码技术

1.3 课题来源及研究内容

第2章 彩色梯形相移强度比三维测量方法

2.1 引言

2.2 三维测量系统组成和测量原理

2.2 测量系统数学模型

2.3 彩色正弦相移方法

2.4 彩色梯形相移强度比方法

2.5 本章小结

第3章 多周期彩色梯形相移强度比方法

3.1 引言

3.2 对称式多周期彩色梯形相移强度比方法

3.3 非对称式多周期彩色梯形相移强度比方法

3.4 本章小结

第4章 颜色补偿关键技术研究

4.1 引言

4.2 颜色耦合现象

4.2.1 颜色耦合产生的原因

4.2.2 颜色耦合现象的示例说明

4.3 颜色不平衡现象

4.3.1 颜色不平衡产生的原因

4.3.2 颜色不平衡现象的示例说明

4.4 基于硬件颜色标定的补偿方法

4.2 补偿结果

4.3 本章小结

第5章 系统仿真测量实验

5.1 引言

5.2 仿真测量系统设计

5.2.1 投影仪和摄像机内部参数仿真

5.2.2 投影仪和摄像机相对位置参数仿真

5.2.3 系统仿真数学模型

5.3 单周期彩色梯形相移强度比仿真实验

5.3.1 平面仿真

5.3.2 球面仿真

5.4 对称式多周期彩色梯形相移强度比仿真实验

5.4.1 平面仿真

5.4.2 球面仿真

5.5 非对称式多周期彩色梯形相移强度比仿真实验

5.5.1 平面仿真

5.5.2 球面仿真

5.5.3 复杂表面仿真

5.6 本章小结

第6章 测量装置及测量实验

6.1 引言

6.2 测量装置组建

6.3 装置测量实验

6.3.1 平面测量实验

6.3.2 曲面测量实验

6.3.3 真实人手和面部测量实验

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢