【摘 要】
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光学三维测量技术是依托机器视觉,与光电子学、计算机科学等学科交叉融合的测量技术,其具有非接触性、测量精度高、鲁棒性强、实时性好及信息丰富等优势。随着计算机性能与图像处理算法的迅猛发展,其测量精度在不断提高的同时,其测量成本也在不断下降,因而广泛地应用于工业生产、机械工程和生物医学等领域。在光学三维测量技术中,条纹投影轮廓术是最常见的方法之一,本论文主要研究基于双频条纹投影的三维测量系统,并针对系统
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光学三维测量技术是依托机器视觉,与光电子学、计算机科学等学科交叉融合的测量技术,其具有非接触性、测量精度高、鲁棒性强、实时性好及信息丰富等优势。随着计算机性能与图像处理算法的迅猛发展,其测量精度在不断提高的同时,其测量成本也在不断下降,因而广泛地应用于工业生产、机械工程和生物医学等领域。在光学三维测量技术中,条纹投影轮廓术是最常见的方法之一,本论文主要研究基于双频条纹投影的三维测量系统,并针对系统中鲁棒性和测量效率进行优化。详细研究内容如下:（1）改进空间相移双频算法。针对空间相移双频算法中波长的选择限制问题,提出一种基于查找表的空间相移双频算法,扩大波长选择的范围;（2）改进基于查找表的空间相移双频算法。在使用结构光三维测量过程中,由于离散采样、随机噪声以及条纹投影轮廓术的非线性响应,引起的相位误差可能被映入包裹相位中,因此会影响基于查找表的空间相移双频算法的鲁棒性。对基于查找表的空间相移双频算法的误差分析以及适应性,在基于查找表的空间相移双频算法中加入几何约束,增强其鲁棒性;（3）改进基于几何约束与查找表的空间相移双频算法的条纹投影数量,提高三维重建的效率。研究基于几何约束与查找表的空间相移双频算法投影的条纹图案数量,将双频三步相移改变为双频复合条纹五步相移求解包裹相位,将六张条纹图片改进为五张条纹图案,提高测量效率;（4）开发双频条纹投影三维测量系统软件。将结构光三维重建系统中投影仪和摄像机控制软件集成在一个界面上,便于提高三维重建的效率。本文对所提出的改进算法的可行性、正确性以及鲁棒性,均进行仿真和真实实验验证;同时通过实验测量叶面积证实算法有较好鲁棒性、较高精度以及较高效率。
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