基于红外条纹投影的三维测量系统研究

发布时间：2017-06-25 06:01

  本文关键词：基于红外条纹投影的三维测量系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：彩色条纹投影技术是一种多通道光学形貌测量方法,不仅具有非接触、全场测量、精度高、数据处理速度快等优点,还能提高颜色通道的利用率,加快采集速度,成为光学三维测量的一个研究和应用热点。然而,彩色条纹投影技术受环境光的干扰,以及不同颜色通道之间存在串扰现象,会使测量精度降低。由于具有特殊的频谱特性,红外光的引入可以很好地解决上述问题。但采用多个相机以不同角度进行测量,需要建立相机坐标系之间的转换关系,计算过程繁琐,难以保证测量精度。本文提出一种基于红外条纹投影的多通道三维测量系统,并以Microsoft Visual Studio 2010为开发平台,开发系统控制软件。该系统同时利用可见光和红外条纹图像精确测量物体的三维数据,避免环境光和通道间串扰对测量结果的影响。此外,该系统通过2CCD相机从同一视角以相同光路,同时采集红外和可见光通道的信息,无需进行坐标系转换即可完成对物体的三维测量。针对不同颜色通道间的像素偏差这一重要问题,本文提出一种以绝对相位为特征的像素偏差计算和修正方法,并针对2CCD相机和整个测量系统说明了其实现方法。以两个相互垂直方向的绝对相位作为每个像素位置的唯一性编码,找到不同颜色通道中的像素对应关系,并利用插值方法进一步提高像素偏差计算和修正的准确度,达到亚像素的水平。最后通过一系列的实验证明了本系统的三维测量性能,并验证了像素偏差修正方法的有效性和精确性。该方法基于连续的相位信息,能够对全图像的逐个像素点进行偏差修正,具有较高的精度,能够很好地解决多通道三维测量中存在通道间像素偏差的问题,将推动多通道三维测量技术的发展。
【关键词】：红外条纹投影 像素偏差修正 多通道 绝对相位
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 研究目的和意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 第二章 三维测量原理15-27
• 2.1 条纹投影方法介绍15-17
• 2.2 相位计算17-23
• 2.2.1 折叠相位提取18-20
• 2.2.2 相位展开20-23
• 2.3 三维数据获取23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 红外条纹投影系统27-39
• 3.1 测量原理27-29
• 3.2 硬件结构29-33
• 3.3 软件设计33-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 多通道偏差修正39-57
• 4.1 偏差来源39-43
• 4.1.1 相机成像偏差39-41
• 4.1.2 系统偏差41-43
• 4.2 相位辅助偏差计算方法43-53
• 4.2.1 图像预处理43-49
• 4.2.2 相位计算49-51
• 4.2.3 成像偏差计算51-53
• 4.3 偏差修正53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 实验结果与分析57-81
• 5.1 标定与性能分析57-62
• 5.2 2CCD相机成像偏差修正与验证62-69
• 5.2.1 偏差修正62-68
• 5.2.2 实验验证68-69
• 5.3 三维测量系统偏差修正与验证69-76
• 5.3.1 偏差修正69-73
• 5.3.2 实验验证73-76
• 5.4 实物测量结果76-79
• 5.5 本章小结79-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 6.1 本文完成的工作81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-89
• 致谢89-91
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果91

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