成像前光学调制方法与视觉测量应用技术研究

摘要

视觉测量作为机械测试主要手段被广泛应用。随着现代高端装备制造的不断发展，要求视觉测量技术更高精度，更高效率，更智能，更柔性。本文在反射式成像理论研究的基础上，提出了成像前光空间调制、成像前光波长（频率）调制和时域像素复用研究方法。设计了一套自适应高动态范围成像系统，应用于消除镜头眩光效应。设计了一套可调谐多光谱成像系统，应用于彩色视觉测量。主要研究内容如下：
　　研究多视点反射式成像原理，在几何光学模型下推演其成像规律和成像准则。以大尺寸瓷砖的几何测量为例，阐述多视点反射式成像理论在视觉测量应用中的具体实现方法。根据DMD的多视点反射成像特点，提出了基于DMD的多视点反射式成像的典型结构，并论证了应用DMD成像所需遵守的斜置场面成像条件。
　　研究成像前光学调制方法。包括：①光线空间调制，描述了空间光线调制结构和工作原理，提出了DMD与CCD像元之间的匹配与校准方法，并设计了光线空间调制测试实验；②光波长(频率)调制，描述了光波长(频率)调制结构和工作原理，提出了光谱标定方法，并设计了光波长(频率)调制测试实验；③时域像素复用，描述了时域像素复用的工作原理，并与普通成像方式进行仿真比较实验，说明了时域像素复用技术的动态成像优势。
　　研究视觉测量的自适应高动态范围成像应用。设计了双臂式自适应高动态范围成像系统结构，通过研究成像系统中的高亮眩光的发生原理、主要来源及其光分布特点，提出了基于双臂式自适应高动态范围成像系统消除高亮反射面诱发镜头眩光造成的寄生图像的方法。
　　研究视觉测量的可调谐多光谱成像应用。设计了基于DMD的可调谐多光谱成像系统结构，结合色度学理论，进行了反射光谱测量的应用技术研究和提高视觉对比度的应用技术研究，实验结果证明了基于DMD可调谐多光谱成像系统在视觉测量应用中的技术优势。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2研究意义

1.3国内外研究现状及发展趋势

1.4本文研究的主要内容及工作创新

第二章 多视点反射式成像原理研究

2.1反射式成像理论介绍

2.2多视点反射式成像

2.3基于DMD的多视点反射式成像

2.4本章小结

第三章 成像前光学调制方法研究

3.1光线空间调制

3.2光波长（频率）调制

3.3时域像素复用

3.4本章小结

第四章 自适应高动态范围成像应用技术研究

4.1高动态范围成像介绍

4.2双臂式成像系统设计与实现

4.3调制臂子系统标定

4.4色调映射

4.5熵评价

4.6消除镜头眩光效应的应用

4.7本章小结

第五章 可调谐多光谱成像应用技术研究

5.1多光谱成像介绍

5.2可调谐多光谱系统设计与实现

5.3彩色视觉测量应用技术

5.4本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢