相移偏折双目视觉光亮表面三维形貌测量技术
发布时间：2021-06-03 18:48
光亮表面因为具有不同于漫反射表面的独特反射性质,目前被越来越广泛地应用于各行各业中。不断迭代更新的产品,伴随着的是更为严格的加工工艺和更为精确的测量要求。在某些场合,光亮表面面形精度会极大地影响着其使用性能,但普通的三维形貌测量方法对此难以测量。为了能够保证产品质量和进一步提高生产效率,对光亮平面进行快速、准确的三维形貌测量技术研究具有重要的意义。本文给出了基于双目视觉结合相位偏折法对光亮表面进行三维形貌测量的方案,双目系统布局选用相机横向摆放方式,完整的LCD显示屏-双目相机-可调节载物台测量系统被集成在定制框架内。论文的主要研究内容包括:1.相位解包裹技术研究。选用四步相移法投射条纹图,结合倍频法完成正弦条纹绝对相位的求解。在主值相位图内进行反向相位误差补偿,从而完成相移法中存在的非线性相位误差校正,以提高解包裹精度。2.系统标定技术研究。整个测量系统标定分为双目系统标定及屏幕位置标定,双目相机的标定基于定制棋盘格靶标完成,屏幕位置标定采用先标定屏幕镜像,后结合镜面反射定律得到相机系统与真实屏幕的相对位置关系。将系统标定得到的位置参数使用Levenberg-Marquardt算法优...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三坐标测量机
第一章绪论3在国外，大阪大学研究开发的自适应立体视觉伺服系统，可实现目标运动预测及系统的自适应跟踪[17]。华盛顿大学与微软相互合作，针对火星卫星“探测者”号开发宽基线立体视觉系统，能够实现火星地形准确定位和导航操作。卡尔斯鲁厄理工学院与丰田技术研究所共同建立KITTI数据集，研究大规模图像的车载双目视觉，应用于自动驾驶技术。在国内，浙江大学在无需明确物体的先验运动情况下获取特征点的坐标，可完成对具有多自由度的机械装置位姿检测[18]，哈尔滨工业大学使用光束平差法求得精确的双目相机内外参数，提高相机标定精度，给出三维运动双目视觉检测方案[19]。嫦娥二号搭载的玉兔号也配备双目立体相机，进行避障。图1.2双目立体视觉系统Fig1.2Binocularstereovisionsystem（2）激光三角法激光三角形法的基本原理是用激光源扫描被测物体表面，通过分析经待测表面形貌调制的光场，根据接收光与发送光之间所形成的几何三角关系来获得物体的三维信息[20][21]。该方法偏置距离大、测量范围广，广泛应用于物体位移、厚度和三维面形测量。工业中常用激光位移感应器来检测工件表面平整度，尽管该类产品已经在工业测量中广泛的应用，但由于光线系统存在像差，使得激光光束通过系统后会形成弥散斑等现象[22]。在被测物表面存在不连续的阶跃或孔洞、镜面反射、颜色较为复杂或透明等特殊情况时，激光三角法将难以获得较好的测量效果。图1.3Surphaser高精度激光扫描仪Fig1.3Surphaserhighprecisionlaserscanner
第一章绪论3在国外，大阪大学研究开发的自适应立体视觉伺服系统，可实现目标运动预测及系统的自适应跟踪[17]。华盛顿大学与微软相互合作，针对火星卫星“探测者”号开发宽基线立体视觉系统，能够实现火星地形准确定位和导航操作。卡尔斯鲁厄理工学院与丰田技术研究所共同建立KITTI数据集，研究大规模图像的车载双目视觉，应用于自动驾驶技术。在国内，浙江大学在无需明确物体的先验运动情况下获取特征点的坐标，可完成对具有多自由度的机械装置位姿检测[18]，哈尔滨工业大学使用光束平差法求得精确的双目相机内外参数，提高相机标定精度，给出三维运动双目视觉检测方案[19]。嫦娥二号搭载的玉兔号也配备双目立体相机，进行避障。图1.2双目立体视觉系统Fig1.2Binocularstereovisionsystem（2）激光三角法激光三角形法的基本原理是用激光源扫描被测物体表面，通过分析经待测表面形貌调制的光场，根据接收光与发送光之间所形成的几何三角关系来获得物体的三维信息[20][21]。该方法偏置距离大、测量范围广，广泛应用于物体位移、厚度和三维面形测量。工业中常用激光位移感应器来检测工件表面平整度，尽管该类产品已经在工业测量中广泛的应用，但由于光线系统存在像差，使得激光光束通过系统后会形成弥散斑等现象[22]。在被测物表面存在不连续的阶跃或孔洞、镜面反射、颜色较为复杂或透明等特殊情况时，激光三角法将难以获得较好的测量效果。图1.3Surphaser高精度激光扫描仪Fig1.3Surphaserhighprecisionlaserscanner
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种立体相位偏折测量系统标定方法[J]. 刘方明,林嘉睿,孙岩标,邾继贵. 激光与光电子学进展. 2020(05)
[2]提高多频条纹投影相位提取精度的反向误差补偿法[J]. 毛翠丽,卢荣胜. 光学学报. 2018(04)
[3]条纹反射法检测光学反射镜面形[J]. 袁婷,张峰,陶小平,周润,付锦江. 光子学报. 2015(09)
[4]基于条纹反射的非球面镜三维面形测量[J]. 唐燕,苏显渝,刘元坤,荆海龙. 光学学报. 2009(04)
[5]基于相移和非相干成像的反射镜面形测量方法[J]. 刘元坤,苏显渝,姜美花,李泽仁. 光电子·激光. 2006(04)
[6]激光三角法综述[J]. 王晓嘉,高隽,王磊. 仪器仪表学报. 2004(S2)
[7]双目立体视觉技术的实现及其进展[J]. 隋婧,金伟其. 电子技术应用. 2004(10)
博士论文
[1]三维运动立体视觉测量方法研究[D]. 崔家山.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于多重倾斜波面的光学自由曲面非零位干涉测量关键技术研究[D]. 沈华.南京理工大学 2014
[3]机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D]. 赖小波.浙江大学 2010
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]双目立体视觉自定位线扫描三维测量技术[D]. 殷玉龙.合肥工业大学 2015
[2]基于散焦技术的光栅三维测量方法研究[D]. 严鑫.江苏科技大学 2015
[3]反射表面三维形貌的测量方法研究[D]. 田宇.山东大学 2014
本文编号：3211051
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三坐标测量机
第一章绪论3在国外，大阪大学研究开发的自适应立体视觉伺服系统，可实现目标运动预测及系统的自适应跟踪[17]。华盛顿大学与微软相互合作，针对火星卫星“探测者”号开发宽基线立体视觉系统，能够实现火星地形准确定位和导航操作。卡尔斯鲁厄理工学院与丰田技术研究所共同建立KITTI数据集，研究大规模图像的车载双目视觉，应用于自动驾驶技术。在国内，浙江大学在无需明确物体的先验运动情况下获取特征点的坐标，可完成对具有多自由度的机械装置位姿检测[18]，哈尔滨工业大学使用光束平差法求得精确的双目相机内外参数，提高相机标定精度，给出三维运动双目视觉检测方案[19]。嫦娥二号搭载的玉兔号也配备双目立体相机，进行避障。图1.2双目立体视觉系统Fig1.2Binocularstereovisionsystem（2）激光三角法激光三角形法的基本原理是用激光源扫描被测物体表面，通过分析经待测表面形貌调制的光场，根据接收光与发送光之间所形成的几何三角关系来获得物体的三维信息[20][21]。该方法偏置距离大、测量范围广，广泛应用于物体位移、厚度和三维面形测量。工业中常用激光位移感应器来检测工件表面平整度，尽管该类产品已经在工业测量中广泛的应用，但由于光线系统存在像差，使得激光光束通过系统后会形成弥散斑等现象[22]。在被测物表面存在不连续的阶跃或孔洞、镜面反射、颜色较为复杂或透明等特殊情况时，激光三角法将难以获得较好的测量效果。图1.3Surphaser高精度激光扫描仪Fig1.3Surphaserhighprecisionlaserscanner
第一章绪论3在国外，大阪大学研究开发的自适应立体视觉伺服系统，可实现目标运动预测及系统的自适应跟踪[17]。华盛顿大学与微软相互合作，针对火星卫星“探测者”号开发宽基线立体视觉系统，能够实现火星地形准确定位和导航操作。卡尔斯鲁厄理工学院与丰田技术研究所共同建立KITTI数据集，研究大规模图像的车载双目视觉，应用于自动驾驶技术。在国内，浙江大学在无需明确物体的先验运动情况下获取特征点的坐标，可完成对具有多自由度的机械装置位姿检测[18]，哈尔滨工业大学使用光束平差法求得精确的双目相机内外参数，提高相机标定精度，给出三维运动双目视觉检测方案[19]。嫦娥二号搭载的玉兔号也配备双目立体相机，进行避障。图1.2双目立体视觉系统Fig1.2Binocularstereovisionsystem（2）激光三角法激光三角形法的基本原理是用激光源扫描被测物体表面，通过分析经待测表面形貌调制的光场，根据接收光与发送光之间所形成的几何三角关系来获得物体的三维信息[20][21]。该方法偏置距离大、测量范围广，广泛应用于物体位移、厚度和三维面形测量。工业中常用激光位移感应器来检测工件表面平整度，尽管该类产品已经在工业测量中广泛的应用，但由于光线系统存在像差，使得激光光束通过系统后会形成弥散斑等现象[22]。在被测物表面存在不连续的阶跃或孔洞、镜面反射、颜色较为复杂或透明等特殊情况时，激光三角法将难以获得较好的测量效果。图1.3Surphaser高精度激光扫描仪Fig1.3Surphaserhighprecisionlaserscanner
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种立体相位偏折测量系统标定方法[J]. 刘方明,林嘉睿,孙岩标,邾继贵. 激光与光电子学进展. 2020(05)
[2]提高多频条纹投影相位提取精度的反向误差补偿法[J]. 毛翠丽,卢荣胜. 光学学报. 2018(04)
[3]条纹反射法检测光学反射镜面形[J]. 袁婷,张峰,陶小平,周润,付锦江. 光子学报. 2015(09)
[4]基于条纹反射的非球面镜三维面形测量[J]. 唐燕,苏显渝,刘元坤,荆海龙. 光学学报. 2009(04)
[5]基于相移和非相干成像的反射镜面形测量方法[J]. 刘元坤,苏显渝,姜美花,李泽仁. 光电子·激光. 2006(04)
[6]激光三角法综述[J]. 王晓嘉,高隽,王磊. 仪器仪表学报. 2004(S2)
[7]双目立体视觉技术的实现及其进展[J]. 隋婧,金伟其. 电子技术应用. 2004(10)
博士论文
[1]三维运动立体视觉测量方法研究[D]. 崔家山.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于多重倾斜波面的光学自由曲面非零位干涉测量关键技术研究[D]. 沈华.南京理工大学 2014
[3]机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D]. 赖小波.浙江大学 2010
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]双目立体视觉自定位线扫描三维测量技术[D]. 殷玉龙.合肥工业大学 2015
[2]基于散焦技术的光栅三维测量方法研究[D]. 严鑫.江苏科技大学 2015
[3]反射表面三维形貌的测量方法研究[D]. 田宇.山东大学 2014
本文编号：3211051
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