基于条纹反射术的高反射曲面三维重建算法研究

发布时间:2018-06-07 19:44

  本文选题:高反射曲面 + 条纹反射术 ; 参考:《南昌航空大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着现代制造业的高速发展,类镜面及镜面等具有高反射特性曲面凭借其自身优越特性被大量的应用在汽车、航空、国防工业、医药科学等方面,针对此类高反射曲面的测量的研究也越发的重要。基于条纹反射术的三维测量方法是一项依托计算机视觉并融合信息光学的新型测量技术,凭借其自身具有的非接触、实时性好、精度高等特点成为了高反射三维面形测量技术中常用方法。本文在条纹反射术的基础上,提出了十字路径积分结合迭代补偿的复合算法恢复待测面形,在保证测量精度的前提下明显的提高了收敛速度。本文改进算法首先利用十字路径积分法获取相对粗略的初始面形,并将其作为算法第二步中迭代补偿算法的迭代初始面形,利用迭代来重建高反射曲面三维面形并提高最终测量精度。本文研究的内容主要包括:1.提出了十字路径加迭代补偿的复合算法,搭建了基于条纹反射术的高反射物体测量系统并简述其测量原理,讨论了基于梯度数据的各种三维面形重建算法,分析了各种算法的优缺点并介绍了十字路径加迭代补偿的复合算法的具体流程。同时为排除系统误差等外在因素对实验结果的影响,对测量系统中的CCD相机、待测面到屏幕距离等进行了标定。2.利用MATLAB模拟仿真了双曲面和多峰函数曲面的面形重建,对比分析十字路径积分算法、迭代补偿算法以及本文所提的改进算法,实际测量曲率半径为1m、尺寸为80mm×80mm的凹球面镜,模拟仿真和实验结果均证明提出的改进算法的可行性和优越性。
[Abstract]:With the rapid development of modern manufacturing industry, mirror and mirror surfaces with high reflectivity have been widely used in automobile, aviation, national defense industry, medical science and so on. The research on the measurement of this kind of high reflection surface is also becoming more and more important. The 3-D measurement method based on fringe reflection is a new measurement technology based on computer vision and fusion of information optics. High precision has become a common method in high-reflection three-dimensional surface shape measurement technology. On the basis of fringe reflection, a composite algorithm of cross path integral and iterative compensation is proposed to restore the shape of the surface to be measured. The convergence rate is improved obviously on the premise of guaranteeing the measuring accuracy. In this paper, the cross path integration method is used to obtain the relatively rough initial surface shape, which is regarded as the iterative initial surface shape of the iterative compensation algorithm in the second step of the algorithm. The iteration is used to reconstruct the three-dimensional surface of high-reflectance surface and to improve the accuracy of the final measurement. The content of this paper mainly includes: 1. A composite algorithm of cross path and iterative compensation is proposed. A high reflectance object measurement system based on fringe reflectance is built and its measuring principle is briefly described. Various 3D surface reconstruction algorithms based on gradient data are discussed. The advantages and disadvantages of various algorithms are analyzed, and the flow of cross path and iterative compensation composite algorithm is introduced. In order to eliminate the influence of system error and other external factors on the experimental results, the CCD camera and the distance between the measured plane and the screen are calibrated. The surface reconstruction of hyperboloid and multi-peak function surface is simulated by MATLAB. The cross path integral algorithm, iterative compensation algorithm and the improved algorithm proposed in this paper are compared and analyzed. The concave spherical mirror with actual curvature radius of 1 m and size of 80mm 脳 80mm is measured. Simulation and experimental results demonstrate the feasibility and superiority of the proposed improved algorithm.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41

【参考文献】

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本文编号:1992582

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