论文部分内容阅读
随着光、机、电一体化的完美融合,光学非接触三维面形测量方法被深入研究和广泛应用。传统的条纹投影法对静态物体的测量效果良好并已成熟应用于工业测量。但是难以实现物体快速、高精度三维面形测量。而随着工业自动化的推进,实现物体快速、高精度的三维面形测量越发重要,快速测量在安全领域(人脸和指纹识别)、医学诊断(心脏跳动监测)、产品在线监测(工业产品合格率检出)等方面都有着广泛的应用。二进制条纹离焦投影方法由于其超快的测量速度及较高的测量精度被众多研究者广泛研究。本文对基于二进制条纹离焦投影方法的物体快速、高精度三维面形测量的关键问题展开研究。本文的主要研究内容如下:1.提出了二进制条纹加格雷码条纹离焦投影方法来实现复杂物体快速、高精度三维面形测量。一直以来,二进制条纹离焦投影方法主要是应用于表面形貌较为简单的物体的三维面形测量,对复杂物体的测量仍然是一个挑战。本文对基于二进制条纹离焦投影方法的复杂表面三维面形测量关键技术开展研究,通过二进制条纹加格雷码条纹离焦投影方法来实现复杂物体快速、高精度的三维面形测量。针对由于投影仪离焦带来的格雷码条纹边缘变得平滑,出现过渡区域导致求解的条纹级次k(x,y)出错,最终影响物体的解相位结果问题,采用投影格雷码条纹和反色格雷码条纹实现格雷码条纹边缘检测来得到精确的格雷码条纹。最终实现复杂物体的三维面形测量。通过实验分析,该方法鲁棒性强,能适用于不同离焦程度下测量。通过本方法的研究,可以拓展二进制条纹离焦投影方法在复杂物体三维面形测量方面的应用。2.提出一种彩色二进制条纹离焦投影方法来实现物体快速、高精度的三维面形测量。彩色编码方法由于仅需要投影1幅编码条纹而广泛用于物体快速三维面形测量。本文提出一种彩色二进制条纹离焦投影方法,该方法投影的彩色编码条纹由二进制条纹复合而成,只有0和255两个灰度级,投影仪的投影速度能从原来的120帧/秒提高到10000帧/秒;通过对投影仪适度离焦来得到标准的彩色正弦编码条纹,能消除非线性Gamma效应、高次谐波等对测量精度的影响。实验结果表明,本文方法较以往的彩色编码方法在测量速度和精度上都有明显的提高。