基于嵌入式平台的激光干涉结构光物体3D测量系统的研究

发布时间：2024-02-24 01:12

　　随着高新技术产业如电子、通信、生物医学工程等领域相关产品逐渐向小型化、微型化的发展,从而对其外形尺寸加工的精度也不断地提高,因此对目前的测量技术提出了更高的要求,并促进其向高精度、集成化、高速度方向发展。在小尺寸物体三维(3-Dimensional,3D)测量的应用背景下,基于激光干涉条纹结构光投影的3D测量方法具有系统结构灵活、条纹投影清晰、环境适应力强等优点而受到众多科学家关注。本文设计开发了一套基于嵌入式平台的3D测量系统,并针对测量过程出现的问题改进了系统硬件结构与相关软件算法,取得了较好的测量效果,本文主要工作如下:(1)基于光的偏振特性对测量系统的激光干涉条纹结构光投影与图像采集进行了优化,通过添加偏振镜降低环境光强的影响;裁剪干涉条纹图像获得待测物体关键区域并滤除图像内噪声点,然后基于高斯变换函数对干涉条纹图像的背景光强进行了均衡化处理,进一步提高了图像的亮度均匀性。(2)设计了参考条纹图像自动生成算法;通过基于光纤干涉条纹图像中未被调制部分拟合一组条纹模型以代替待测物体所在区域,然后根据条纹像素灰度值的余弦分布特性进行优化,最终恢复出完整、准确的参考条纹图像,实现了只需...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 课题国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容和结构安排
第二章 激光干涉结构光投影3D测量原理分析
    2.1 激光干涉结构光投影条纹生成原理与性质分析
        2.1.1 激光干涉条纹生成原理
        2.1.2 激光干涉条纹性质分析
        2.1.3 小尺寸物体3D测量场景分析
    2.2 3D测量系统数学模型构建
    2.3 3D测量系统硬件选型与设计
    2.4 3D测量软件运行环境
    2.5 本章小结
第三章 激光干涉结构光物体3D测量关键技术
    3.1 基于光偏振原理的图像采集与处理
        3.1.1 光偏振原理分析
        3.1.2 光纤干涉条纹图像采集与预处理设计
    3.2 基于高斯函数的干涉条纹图像校正处理
    3.3 基于结构光投影条纹性质的参考条纹图像生成算法
        3.3.1 结构光投影条纹空间位置分布分析
        3.3.2 参考条纹图像生成算法的设计
    3.4 光纤干涉条纹图像相位分布提取
    3.5 条纹相位解包裹处理
    3.6 数据保存与3D结果展示
    3.7 本章小结
第四章 3D测量系统实验结果及分析
    4.1 测量系统平台搭建
    4.2 测量系统数学模型参数标定实验
    4.3 小尺寸物体3D测量实验
    4.4 测量系统时间效率与精确度分析
        4.4.1 相同测量平台不同算法耗时与精确度分析
        4.4.2 不同测量平台相同算法耗时与精确度分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
硕士期间发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：3908281