基于相移编码的分段相位编码三维测量研究
发布时间：2020-12-12 03:12
随着人类科技的不断进步,计量方法也发生了根本性的改变,不断涌现出新的三维测量方法。其中,在光学技术中,基于条纹投影轮廓术的三维测量方法是光栅投影三维测量技术中最常用、最有效的方法之一。然而,其测量精度和测量速度依然是人们研究的热点。相较于格雷加相移的三维测量方法,格雷码是基于强度的编码,其对环境光、相机噪声、测量对象表面的反射率等比较敏感,而基于相位的编码方式的相位编码条纹,抗干扰性好,在相位展开时能得到相对准确的条纹级次。但是,当在相位编码条纹中采用的码字的数量增加时,在计算条纹级次的时候也会产生许多错误,本学位论文针对相位编码条纹在求解条纹级次的时候出现判决出错的问题,提出了基于相移编码的分段相位编码方法,利用GPU对三维测量过程中的并行计算进行加速,对复杂物体高精度的快速三维测量方法中的关键问题展开研究。本文的主要研究内容和创新点如下:1.提出了分段相位编码条纹。随着相位编码条纹数增多,导致条纹级次k(x,y)判决不稳健,跳变处出现错误和周期错位等问题。为解决以上问题,提出分段相位编码条纹,将相位编码条纹进行分段设计,使每相邻码字之间相位高度差增大,通过得到分段的跳变点计算连续的...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 复杂物体的三维测量研究现状
1.2.2 相位编码条纹研究现状
1.3 应用领域
1.3.1 3D体感技术
1.3.2 3D打印
1.3.3 文物保护
1.3.4 工业产品检验
1.3.5 医学诊断
1.4 本文的研究内容和章节安排
1.4.1 研究内容
1.4.2 章节安排
第2章 相移编码方法
2.1 相移编码方法原理与仿真
2.1.1 相移编码方法原理
2.1.2 数学仿真
2.2 基于相移编码方法的相位编码条纹的原理
2.3 基于相移编码原理的条纹级次和周期错位校正方法
2.4 本章小结
第3章 分段相位编码条纹编码和解码原理
3.1 分段相位编码条纹编码原理
3.1.1 分段阶梯相位的设计
3.1.2 相位编码条纹的生成
3.2 分段相位编码条纹解码原理
3.2.1 分段条纹级次求解原理
3.2.2 连续条纹级次求解原理
3.3 本章小结
第4章 基于CUDA的三维测量并行计算研究
4.1 并行计算
4.2 GPU硬件架构
4.3 CUDA并行计算实现
4.3.1 CUDA软件体系
4.3.2 CUDA并行计算基本思想
4.4 相位计算的CUDA并行实现
4.4.1 算法设计
4.4.2 CUDA实现
4.5 测量计算加速比及分析
4.6 本章小结
第5章 基于相移编码的分段相位编码条纹快速三维测量
5.1 基于相移编码的分段相位编码条纹的编码
5.2 基于相移编码的分段相位编码条纹的解码
5.2.1 分段相位编码条纹的解码
5.2.2 基于相移编码的分段相位编码条纹解码
5.3 条纹级次和周期错位校正
5.4 解包裹原理
5.5 实验
5.5.1 长条板对比实验
5.5.2 泡沫板对比试验
5.5.3 复杂孤立物体实验
5.6 不同分段的相位编码测量实验结果及讨论
5.7 测量精度分析
5.8 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在校期间的研究成果情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于编码光栅的空间不连续三维物体表面的绝对相位获取方法[J]. 肖素枝,陶卫,赵辉. 光学学报. 2016(12)
[2]白车身尺寸检测技术及数据应用研究[J]. 王俊杰,王浩,卢亚军. 企业科技与发展. 2015(08)
[3]基于绝对相位编码的高速三维轮廓测量系统[J]. 刘顺涛,骆华芬,陈雪梅,万安,徐静. 半导体光电. 2015(01)
[4]基于Kinect技术的体感试衣镜的实现[J]. 蒋玖辉,覃锦松,林伟. 民营科技. 2014(07)
[5]基于有理函数式镜头畸变模型的摄像机标定[J]. 黄军辉,王昭,薛琦,高建民. 中国激光. 2014(05)
[6]体感技术现状和发展研究[J]. 张诗潮,钱冬明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[7]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[8]面向大视场视觉测量的摄像机标定技术[J]. 杨博文,张丽艳,叶南,冯新星,李铁林. 光学学报. 2012(09)
[9]3D打印技术与产业的发展及前景分析[J]. 王雪莹. 中国高新技术企业. 2012(26)
[10]基于折射补偿的水下结构光三维测量系统[J]. 解则晓,刘鹏. 光电子.激光. 2012(04)
博士论文
[1]基于GPU的高性能并行算法研究[D]. 白洪涛.吉林大学 2010
硕士论文
[1]JPEG2000算法中小波模块的GPU并行优化设计[D]. 卢睿.西安电子科技大学 2011
[2]格雷码结合相移的编码结构光三维重建技术研究[D]. 侯风芝.西安电子科技大学 2011
[3]基于GPU的WPA/WPA2-PSK高速破译方法研究[D]. 周洁.西安电子科技大学 2010
本文编号：2911747
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 复杂物体的三维测量研究现状
1.2.2 相位编码条纹研究现状
1.3 应用领域
1.3.1 3D体感技术
1.3.2 3D打印
1.3.3 文物保护
1.3.4 工业产品检验
1.3.5 医学诊断
1.4 本文的研究内容和章节安排
1.4.1 研究内容
1.4.2 章节安排
第2章 相移编码方法
2.1 相移编码方法原理与仿真
2.1.1 相移编码方法原理
2.1.2 数学仿真
2.2 基于相移编码方法的相位编码条纹的原理
2.3 基于相移编码原理的条纹级次和周期错位校正方法
2.4 本章小结
第3章 分段相位编码条纹编码和解码原理
3.1 分段相位编码条纹编码原理
3.1.1 分段阶梯相位的设计
3.1.2 相位编码条纹的生成
3.2 分段相位编码条纹解码原理
3.2.1 分段条纹级次求解原理
3.2.2 连续条纹级次求解原理
3.3 本章小结
第4章 基于CUDA的三维测量并行计算研究
4.1 并行计算
4.2 GPU硬件架构
4.3 CUDA并行计算实现
4.3.1 CUDA软件体系
4.3.2 CUDA并行计算基本思想
4.4 相位计算的CUDA并行实现
4.4.1 算法设计
4.4.2 CUDA实现
4.5 测量计算加速比及分析
4.6 本章小结
第5章 基于相移编码的分段相位编码条纹快速三维测量
5.1 基于相移编码的分段相位编码条纹的编码
5.2 基于相移编码的分段相位编码条纹的解码
5.2.1 分段相位编码条纹的解码
5.2.2 基于相移编码的分段相位编码条纹解码
5.3 条纹级次和周期错位校正
5.4 解包裹原理
5.5 实验
5.5.1 长条板对比实验
5.5.2 泡沫板对比试验
5.5.3 复杂孤立物体实验
5.6 不同分段的相位编码测量实验结果及讨论
5.7 测量精度分析
5.8 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在校期间的研究成果情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于编码光栅的空间不连续三维物体表面的绝对相位获取方法[J]. 肖素枝,陶卫,赵辉. 光学学报. 2016(12)
[2]白车身尺寸检测技术及数据应用研究[J]. 王俊杰,王浩,卢亚军. 企业科技与发展. 2015(08)
[3]基于绝对相位编码的高速三维轮廓测量系统[J]. 刘顺涛,骆华芬,陈雪梅,万安,徐静. 半导体光电. 2015(01)
[4]基于Kinect技术的体感试衣镜的实现[J]. 蒋玖辉,覃锦松,林伟. 民营科技. 2014(07)
[5]基于有理函数式镜头畸变模型的摄像机标定[J]. 黄军辉,王昭,薛琦,高建民. 中国激光. 2014(05)
[6]体感技术现状和发展研究[J]. 张诗潮,钱冬明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[7]结构光三维成像技术[J]. 苏显渝,张启灿,陈文静. 中国激光. 2014(02)
[8]面向大视场视觉测量的摄像机标定技术[J]. 杨博文,张丽艳,叶南,冯新星,李铁林. 光学学报. 2012(09)
[9]3D打印技术与产业的发展及前景分析[J]. 王雪莹. 中国高新技术企业. 2012(26)
[10]基于折射补偿的水下结构光三维测量系统[J]. 解则晓,刘鹏. 光电子.激光. 2012(04)
博士论文
[1]基于GPU的高性能并行算法研究[D]. 白洪涛.吉林大学 2010
硕士论文
[1]JPEG2000算法中小波模块的GPU并行优化设计[D]. 卢睿.西安电子科技大学 2011
[2]格雷码结合相移的编码结构光三维重建技术研究[D]. 侯风芝.西安电子科技大学 2011
[3]基于GPU的WPA/WPA2-PSK高速破译方法研究[D]. 周洁.西安电子科技大学 2010
本文编号：2911747
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