基于离焦度解包裹的结构光三维测量方法

基于结构光相位解包裹三维测量方法由于其精度较高而有广泛应用,但由于相位在超出2π时会被折叠,导致传统的结构光三维重建时需要相位解包裹。相位测量轮廓术在不连续深度处的解包裹相位较为复杂。当被测物体表面存在较大的深度差或者是测量多个平面时,由于包裹相位范围为[0,2π],在不连续处计算的相位差中存在折叠了多个2π的问题,导致解包裹失效。相位测量轮廓术在此时无准确表达物体位置信息。针对此问题,提出了一种基于离焦度解包裹的结构光三维测量方法,采用24步相移法获取包裹相位,通过时间散焦分析法确定包裹相位2π的个数来辅助进行解包裹计算。搭建了相应平台进行了实验,对所提方法进行验证。实验表明,方法较好的解决了相位测量轮廓术在深度落差较大时不能准确表达物体位置的问题,该方法可以用于获得深度落差较大场景的深度信息以及细节信息。

基于点阵离焦估计的三维成像方法

传统基于调制度测量的三维成像方法需要同步控制正弦条纹的移动和焦距的变化,该方法拍摄数量较多、结构和控制较为复杂。在调制度测量轮廓术基础上提出一种基于点阵离焦估计的三维成像方法。所提方法投影逐步变焦的点阵图样,通过被测表面亮度序列的改变提取调制信息,并建立调制序列最大位置与深度的对应关系,从而提取三维信息。详细分析其理论过程,并搭建相应实验平台进行验证。实验结果表明,所提方法能较为准确地恢复物体高度,相比传统方法,结构更简单,控制更方便。

一种从离散法线图重建高度图的方法

阴影形状、偏转测量和光度立体法等多种手段都能得到场景的法线场,需要进一步重建才能获得高度场,因此由法线场重建场景的深度信息值得研究。提出一种由离散法向量恢复高度场函数的方法。首先,基于离散几何的原理,逐行估计场景的行高度值;然后计算少量列高度;最后根据列高度值,逐行调整各行的高度平均值,得出整个场景的高度分布,其中在估计行高度值与列高度值的过程都运用了最小二乘法。该方法由于减少了优化的数据量,不需要大型的矩阵运算和运算内存,并且对于物体表面连续并且光滑的曲面会有较好的效果。实验表明,该方法对曲面连续突变较少的场景的深度恢复较好,但对于突变较多的场景,所恢复出的高度会有横条纹。

基于改进的主成分分析法宽带光谱反射率重建

为了降低光谱反射率重建设备的复杂度和成本并且在宽带光谱上进行更高精度的反射率重建,采用宽带多光谱成像的方法,将投影仪的红、绿、蓝三色光作为光源,用彩色数码相机对光谱图像进行采样。在主成分分析法的基础上引入加权系数,以及误差校正函数,利用改进后的方法重建色卡、染色纸张、油画表面的反射率。选取表征反射率重建精度的均方根误差、拟合度系数、光谱匹配偏度指数3个指标,对所提方法与主成分分析法和加权伪逆法的重建结果进行对比,结果表明:所提方法的重建精度较主成分分析法提高了约45%,较加权伪逆法提高了约30%;由所提方法计算的反射率重建的颜色色差值也优于后两者。