基于MATLAB结构光投影的三维重建实验教学

在基于结构光投影的双目立体视觉三维轮廓测量综合性实践课程中引入项目驱动式教学法,以知识实践及运用为培养目标,提升学生解决实际工程问题的能力和创新能力。在课程设计上,项目具有一定难度,学生需自主搭建结构光实验台进行投影、采图及MATLAB图像处理,从而充分提升动手能力和独立思考能力。实验内容涵盖课程的核心知识点,实验过程具有挑战性。经过教学实践,获得了高质量的教学效果。

基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理

建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光对熔池图像的干扰,采集到熔池区变形激光条纹。对熔池图像特征进行分析,变形的激光条纹反映了熔池的下塌或上凸状态;成功提取熔池边缘和激光条纹边缘;通过标定、计算得到熔池正面几何参数,为今后实时检测焊接熔池表面的三维信息奠定了基础。

基于面结构光投影法的刀具几何参数测量研究

先进制造技术中高效切削刀具的几何形状与几何参数是否合理直接影响刀具的使用寿命以及产品的加工质量,针对这个问题,采用面结构光投影法对高效切削刀具的几何参数进行非接触式测量,此方法不仅能够准确重建出用于其几何参数测量的刀具三维模型,还能够直观反映刀具表面有无缺陷。主要对面结构光投影法基本思想、测量系统数学模型和点云旋转拼接进行了研究,并给出了刀具转台坐标系和CCD摄像机成像坐标系之间的变换关系,并对直柄麻花钻进行测量实验,实际结果测量结果的比较表明面结构光投影法可有效对刀具进行测量,且测量精度较高。

结构光投影法在三维检测和物象重建系统中的应用

本文介绍了一种非接触、一次性快速获取三维空间物体形状的检测方法．当向物体投影标准条纹时；可以从投影光轴正上方现测到由于物体形状凹凸而产生的崎变条纹．这些畸变条纹由CCD摄象机送入计算机，经分析处理从而得出物体的形状和空间坐标、同时给出了一些具体的应用实例．

高精度的数字光投影傅里叶变换轮廓术

傅里叶变换轮廓术(FTP)采用数字光投影仪(DLP),可以得到各种结构光场,提高了测量的灵活性。由于DLP伽马非线性的存在,变形条纹中会出现高次谐波,可能导致频谱混叠,带来测量误差。因此利用一种基于条纹图强度统计分析的方法,求出DLP的伽马值并反馈给DLP,使其投影出有良好正弦性的结构条纹,能抑制变形条纹中高次谐波的出现,保证FTP的测量精度。将采用和不采用伽马校正的两种情况作对比实验,证明前者测量结果优于后者。

基于面结构光投影法的刀具轮廓尺寸非接触测量技术研究

针对刀具的几何形状和轮廓尺寸对刀具的使用寿命和产品的加工质量有直接影响,提出采用面结构光投影法对刀具轮廓尺寸进行非接触测量,该方法不仅可以准确获得刀具轮廓的深度信息,同时能直观反映出刀具表面本身有无缺陷。文中开展了面结构光投影法的测量原理、测量系统的数学模型以及刀具点云拼接方法的研究,给出了刀具转台坐标系与摄像机成像坐标系间的转换关系。以通用的麻花钻头为例进行实际测量,实验结果表明:该方法可以很好地获取钻头的几何形状及轮廓尺寸,其测量误差在0.07 mm左右,可行性较高。

一种高亮度结构光投影系统

设计了一种高亮度结构光投影系统.用于冲击爆轰过程的三维面形测量,可同时满足实验中的高亮度照明和结构光投影的要求.实验取得了冲击过程初期的变形条纹图,并进行了三维面形重建。

基于调光投影系统的调光膜及玻璃方案研究

调光投影系统由调光屏幕和投影系统组成,现已广泛应用。调光投影系统的优劣与调光投影屏幕有很大的关系,调光投影屏幕主要由液晶调光膜与玻璃组成。文章研究了液晶调光膜的性能和不同玻璃镜面反射率情况,得出如何选择适合调光投影系统的调光玻璃方案。

基于结构光投影的薄膜振动模式分析

为了验证薄膜振动模式的有效性,采用正弦条纹投影和傅里叶条纹分析的方法进行薄膜振动模式分析和振幅重建,并进行了理论分析和实验研究。在基于结构光的主动3维传感技术中,傅里叶变换轮廓术具有单帧获取、高分辨率、全场可实时测量等优势,成为可测量动态3维面形的一种实用方法。正弦光栅条纹被投影到振动中的薄膜表面,采用低帧频的CCD相机采集由薄膜振动导致条纹局部模糊的一系列变形条纹图。通过傅里叶变换轮廓术方法进行处理,最终得到不同频率下实际测量的薄膜振动模式结果。给出了理论计算结果与实测结果的验证比较。结果表明,该方法测量的振动模式结果准确反映了薄膜振动情况。3维面形测量结果和实验验证了该方法的可行性。

基于重心算法的结构光投影技术研究及应用

本文提出了一高精度查找非相干结构光中心位置的重心算法 .根据此算法 ,对台阶投影法和狭缝投影法两种非相干结构光的投影技术进行了探讨 ,并对两种投影方法的精度进行了检测与分析 .经检测证明了台阶投影法具有精度高和适合于非对称、不规则旋转体的形状测量等优点 ,特点是它解决了传统的结构光法中难以测量的大梯度面形的测量问题 .本文利用重心算法和台阶投影法 ,对面形不规则的柴油机活塞头及流道进行了全三维形貌测量 ,给出了测量的结果 ,证明了该重心算法和投影方法的可靠性 .

基于MEMS结构光投影模组的三维重建

为克服在传统结构光相移法三维重建技术实际应用中存在的问题,进一步提高三维重建效率和重建精度,提出一种借助微视传感公司开发的MEMS结构光投影模组实现三维重建的方法。方法使用串口通信方式控制红外光投影模组,与搭载特定红外光带通滤光片的CCD相机同步实时采集光栅图,从而提高图像采集效率和降低实验环境要求。对于黑白条纹过渡不均匀的问题,提出高斯滤波和中值滤波的方法,对相位光栅灰度调制图滤波处理,实现相位包裹图噪点去除,使相位展开更平滑。最终三维重建通过四步相移法实现。实验表明,本方法有效提高了三维重建效率以及点云的精度。

浅谈光投影技术与现代舞台艺术的结合

随着当代科学技术的发展以及物质生活水平逐渐升高,人们要求更多的刺激信号使神经元更加活跃.如今,新型技术的发展应用越来越强烈,同时也不断渗透到现代舞台艺术之中,刺激并影响着当代艺术作品.科技和艺术的融合度将会越来越高,甚至两者的界限将会逐渐模糊.但是,两者仍然还是不同属性的单元.单纯的将两者混为一谈,认为新型技术将艺术转变成了科技,或者科技转变成了艺术,甚至将两个单元等同的观点是有待商榷的.运用新型技术可以使现代舞台艺术更加绽放光彩,这是一种新型的创作理念.在这种理念的作用下,滋生了许多新型的科技艺术结合体.光投影技术和艺术的结合对于现代舞台来说是一次革命性的创新.本文主要通过对光投影技术在舞台上的实际应用案例进行分析,提炼科技在现代舞台艺术中所凸显的特征,同时总结了光投影在我国舞台艺术中面临的问题.

投影机LED光源被淘汰? 索尼或将研发三基色激光投影

正一直以来投影机以小机身和大屏幕的特性,受到企业和影音爱好者的青睐。不过,当遭遇光源寿命这个问题的时候,投影机4000小时的灯泡寿命,就成了投影机产品的软肋,千元一颗的投影机灯泡实在不是什么人都能接收的昂贵代价。不过现在随着新光源在投影机中的应用。消费者的担心将会不复存在。所谓新光源,是区别于传统高压汞灯或氙灯的新的发光技术,其中包含了LED光源、激光光源和混合光源,这几种新光源我们可以统称为固态光源。

基于投影光瞳分布的星地激光通信波前探测

为了解决星地自由空间光学通信系统中的提前角问题,采用了一种基于光强传输的新型波前探测技术——投影光瞳面分布(Projected Pupil Plane Pattern,PPPP),并通过实验室实验验证了该技术的可行性。PPPP基于TIE光强传输公式,根据不同传输距离下光强分布的变化反解出大气湍流引起的波前畸变。由于PPPP采用的是上行通信激光本身的后向瑞利散射,其测量的大气湍流方向与通信卫星方向一致,因此可以有效解决星地激光通信中的提前角问题。实验模拟了1 m口径的地基望远镜作为上行激光发射装置和后向散射光斑成像设备,通过等效高度分别为10 km和17 km的上行激光后向散射光斑图像来实现对10 km以下大气湍流的波前探测。实验采用的波前畸变模拟装置包括空间光调制器和透明塑料片,实验结果表明,对不同的波前畸变PPPP和通用的夏克-哈特曼波前探测器可以实现相似的波前重构,两者重构相位的残差约为初始相位的30%。

基于投影光条法智能矫直系统板形检测研究

针对多样化板材零件矫直,采用投影光条法对板形平直度检测进行了研究,旨在解决单件板材零件在矫直前、后的板形识别问题。通过研究光条图像的滤波去噪、边缘检测算法和中心线提取方法,并对条纹图像处理算法进行了大量的计算机仿真实验对比,选取了适合本系统的光条图像处理方法,实现了对板材零件的平直度计算和板形重构。研究结果表明,该系统的检测误差小于±0.5 mm,对于规则形状板材零件的板形识别,系统响应时间为1.5 s;对于有孔的不规则形状板材零件的板形识别,其系统响应时间为1.8 s。该方法可有效用于矫直系统中各类金属板材零件的平直度检测,并能显著提高矫直系统的自动化和智能化水平,是一种非接触式全局测量方法,能有效克服传统测量方式对板材表面的损伤。

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.

BGA焊点共面度的特殊结构光投影测量技术

为了解决球栅阵列(BGA)焊点共面度在线检测问题,发展了一种特殊的结构光投影技术。用环形光发射二极管(LED)照明BGA芯片,通过环形灯的中心,布置二个电荷耦合器(CCD)摄像机从不同的角度记录小球上圆环的图像。提出了一个简化的算法,根据两幅图像的差异,可以完成整个BGA芯片的共面度测量。用钢珠和BGA芯片进行的实验验证了方法的精度和可行性。

基于DLP投影光刻方法的PDMS柔性磁轴编码驱动器

传统的聚二甲基硅氧烷(PDMS)磁轴编码的方法依赖于固定模具单向磁化、喷墨3D打印和重编码等方法,存在编码自由度不足、编码稳定性差等问题。本文报告了一种基于数字光处理(DLP)投影光刻的紫外(UV)光固化方法,利用光敏PDMS将磁性颗粒的重定向与图案化分块UV曝光相结合,实现对PDMS材料的快速、图案化、多自由度的磁性编程。本文对该方法加工的PDMS磁轴编码驱动器的进行了性能测试,并展示了该方法在柔性变形装置与软体机器人领域的应用。

基于结构光的多投影显示系统图像对准算法

为了解决多投影显示系统的图像对准问题,提出了一种基于结构光投影技术的对准算法.该算法通过求取等相位线的交点来建立投影机图像与相机拍摄图像间的映射关系,对于投影机图像上任一像素点,有水平和垂直2个相位值.在相机图像的水平相位展开图中找出与该点水平相位值相等的离散坐标点的位置,拟合出一条水平等相位线,同理,可以得到它的一条垂直等相位线;求出水平和垂直等相位线的交点,即为该点对应于相机图像中的像素点.该算法无需知道显示墙的解析表达式和相机的内部参数,适用于任意光滑的曲面显示墙.对准后图像与原始图像的对比实验表明:峰值信噪比达到27.904,结构相似度为0.972 4,说明该算法能有效提高图像的对准精度.

基于光投影数字化传感系统的飞蝗表面三维结构

本文基于结构光投影数字化传感系统构建东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis表面的三维结构。首先得到其外形尺寸和肢体各部分拓扑结构,然后从被调制的条纹结构光中恢复出物体表面高度变化的相位信息,再通过相位和高度的对应关系重建出物体表面三维特征。此结果将为农药研制和施用设计提供科学依据,对促进蝗虫的防治以及虚拟昆虫研究起到积极作用。