用于强反射表面形貌测量的投影栅相位法

为了实现强反射表面三维形貌的光学非接触测量,提出一种改进的投影栅相位法。分析了强反射表面的反射光特点及其对相位解算的影响,指出了反射光亮度范围与相机动态范围的不一致是导致传统投影栅相位法测量失效的主要原因;提出了亮暗条纹投射、多曝光时间采集图像和图像合成等技术,使相机亮度测量范围与强反射表面的反射光亮度范围相一致,并分析了此方法的可行性和适应范围。最后,给出了改进投影栅相位法的条纹投射与图像采集步骤。实验结果表明,改进的投影栅相位法克服了强反射表面引起的条纹图像饱和或过暗问题,能够成功测量出99.6%以上的三维点云,有效解决了测量点云缺失问题,能够实现强反射表面三维形貌光学非接触测量。

动态投影栅测量系统记录人体腰背部形态指标的可重复性

背景:试验利用投影栅轮廓测量这项成熟技术,在人体背部表面形态学变化的量化测量方面编辑了特定的软件系统。还针对传统云纹图检测技术受体位因素影响,可重复性不佳的问题,专门设计制作了特别的体位检查架。为了证实该系统的设计理念,对一组无症状人群实施了一系列的试验性检测。目的:评价动态投影栅人体轮廓测量技术用于腰背部形态变化检测的可重复性。设计、时间及地点:重复测量设计,单因素方差分析,于2007-06/2008-01在解放军空军总医院完成。对象:20名无症状志愿者,男12名,女8名,年龄21～57岁,平均年龄38.15岁。投影栅人体轮廓测量系统及分析软件为清华大学航天航空学院工程力学系研制。方法:使用动态投影栅人体轮廓测量系统在中立位、左侧屈10°,右侧屈10°时对样本进行3次测量,前2次在同一天内测量,间隔2h,第3次在首次测量后第20天。主要观察指标:在中立位、左右侧屈位,分别测量脊柱侧弯角、左侧屈角、右侧屈角,左/右侧屈角比值;在中立位,分别测量左右截面面积比、左右背部高度比、旋转角。结果:受试者脊柱侧弯角、左右侧屈角比值、左右截面积比、左右背部高度比、旋转角,在不同测试时间比较,差异无显著性意义(P均>0.05)。结论:在相同的测试条件下,自制动态投影栅人体轮廓测量系统的可重复性较好,各指标稳定。

现代人头骨面部某些特征的投影栅相位法测量研究

用投影栅相位法 ,定量测量现代人面颅骨的一些项目 ,分析比较了中国南方、北方面骨的特点及中国与欧洲现代人面骨的差异 ,并探讨该方法在人类学研究领域应用的可行性和实用性。发现 :1 不论云南、欧洲头骨 ,性别差异主要集中在线距项目上 ,男性测量值大于女性。 2 华北头骨的中面宽、上面高及其指数、颧上颌高和内侧两眶宽指数大于云南头骨 ,中面部的扁平度小于云南头骨 ,颧骨额蝶突的前外侧面比云南头骨的要朝向前方。 3 中国云南、华北现代人头骨上面部的宽度小于欧洲现代人头骨 ,上面部扁平程度大于欧洲现代人头骨 ;颧骨额蝶突的前外侧面比欧洲头骨更朝向前方。华北头骨上面部高度及其指数大于欧洲头骨 ;云南头骨上面高及男性的上面高指数与欧洲头骨无差异 ,云南女性上面高指数大于欧洲头骨。

动态投影栅线的加窗傅里叶分析方法

提出一种基于动态投影栅线的全场非接触测量振动或者连续变形物体的位移、速度和加速度的方法.利用高速摄像机采集一系列随时间变化的投影栅线图.加窗傅里叶变换由于可进行局部分析和更好地抑制噪声,被用来提取单幅栅线图的相位.经过对序列投影栅线图在空间域上的处理,得到包含位移信息的三维复相位矩阵.再通过加窗傅里叶脊对位移在时间域上的分析,进一步提取出物体的速度和加速度分布.连续振动悬臂梁的测量实验结果表明,动态投影栅线结合加窗傅里叶分析能够得到动态变形物体上每个点的瞬时的位移、速度和加速度分布,证实了该方法的有效性.

数字三色条纹相移形貌投影栅线法

基于投影栅线的三色条纹相移算法与投影栅线法相结合,提出一种数字三色条纹相移形貌投影栅线法.此法是对时间相移法的改进,只需一幅三色条纹图,就可利用简单的三光强相移算法完成物体表面的形貌重建;不需要相移装置而误差较小,成本较低,简易实用,将有利于推广到动态实时分析.实验证明,此法是正确可行的.

基于投影栅线法测量物体三维轮廓的一点改进

研究了利用投影栅线法测量光滑鼠标的三维轮廓。对传统的傅里叶变换轮廓术提出了一点改进,在傅里叶变换之后,不对频谱部分频移,而是直接滤出需要的高、低频部分,再分别进行傅里叶逆变换,就可以得到与高度有关的相位差。该方法与传统的方法相比,减少了3次频移的过程,大大减少了计算量,也提高了滤波的精度。实验结果表明:只需要0.1s就可以完成测量过程,测量精度达到0.2mm,可以成功实现光滑物体的三维轮廓测量。

板料变形的投影栅三维快速测量技术研究

目前, 国内外研究的物体形面光学三维测量系统, 多用于静态物体的三维测量, 测量时间较长。本文研究了一种投影栅三维形面快速测量系统, 可应用于处于动态状态的物体的三维测量。文中介绍了其原理、相展开以及双CCD相位周期匹配等关键技术, 并且应用该系统对汽车侧围板变形进行测量。精度验证表明, 系统在测量范围内误差为10μm量级, 可用于工业快速测量领域。

双频投影栅线法测量三维物体形状算法的讨论

本文对用双频投影栅线法测量物体表面三维形状的现有计算方法作了比较,并进行数值模拟计算,给出比较结果,指出各方法的优劣.

傅里叶变换投影栅线法测量大物体的变形

本文利用傅里叶变换投影栅线技术对大物体的离面变形进行了测量，分析了大物体的尺寸给测量过程带来的主要矛盾，讨论了方法的灵敏度和精度，用计算机数值模拟技术给出了大尺寸引起的频率变化所带来的误差。结果表明，傅里叶变换投影栅线技术可以用于大尺寸物体离面变形的精确测量。

抗噪相展开算法在投影栅法三维形貌测量中的应用

针对投影栅法三维形貌测量中的相展开算法进行了研究。采用局部连续相位的最小二阶差分的二维抗噪相展开方法对一圆杯子的相主值图进行相展开处理 ,该方法能够自动的绕过相位图中的无效数据区进行相展开 。

投影栅相位法三维曲面检测技术

传统及常用的测量方法是使用三坐标测量仪进行逐点接触式测量。本文介绍了利用投影栅相位法进行三维曲面无接触检测的有关技术,包括测量原理、系统结构和数据处理方法,并给出了一个检测实例。

基于投影栅相位法的强反射表面三维测量

结构光三维测量技术以其非接触、精度高等优点而具有广泛的应用,但对于强反射物体表面,所采集的结构光图像会形成局部亮度饱和,导致信息失真或丢失,无法进行精确的三维重建。为实现强反射表面的测量,采用了一种改进的基于投影栅相位法的三维测量方法,对投影的相移编码图像二值化,并采用多幅不同曝光时间下所采集的图像进行融合,重建条纹图像序列,该方法增强了编码图像的鲁棒性,较好地解决了相机动态范围与物体表面反射亮度范围不一致的问题。实验结果表明,所提方法能够克服已有方法中图像局部饱和所导致的测量信息丢失的缺陷,实现对强反射曲面的结构光三维形貌的高精度完整测量。

分形在投影栅线法研究液-液界面传质中的应用

为了认识液-液界面的传质过程,提高传质速率,本文基于投影栅线法测量物体三维物体形貌的思想,建立起用于液-液界面传质的实验系统.在该系统下观测到液-液界面传质时界面出现了随机的波动,并且得到了有无微波时图像.借助分形数学对相关的机制做了详细讨论,得出MgO浓度的增加使传质作用增强,电磁场能改变了物质的活性,降低了传质过程的活化能,从而利于传质的进行,微波场的作用可能大于浓度梯度的作用,使传质对浓度的依赖关系减弱.

利用投影栅自动识别平面物体空间位置的方法

根据正弦投影栅成像和光学三角法测量的原理,提出了一种利用投影栅自动识别物体空间位置的方法.使用CCD摄像机采集一幅参考平面的图像和一幅待测平面物面的图像,利用参考平面图像对测量系统进行标定.根据空间频率和空间距离的关系,由两幅图像可确定物体的空间位置.笔者介绍了测量的原理并给出了实验结果.实验结果表明,该方法可实现平面物体空间位置的快速自动化识别,有自动化程度高、计算速度快、对环境要求低的优点.

投影栅相位法视觉检测技术研究

提出了一种新型的投影栅和相位法视觉检测系统,该系统由投射器将具有正弦分布的条纹投射到被测物体表面,利用不同方位投射条纹的相位来确定双目立体视觉中的对应匹配点。文中对该视觉检测系统进行了标定,建立了双目视觉传感器的三维测量数学模型,标定结果的平均误差为0.039 6mm,均方差为0.023 1mm,角度相对误差为0.2％。最后不仅给出了V型体表面测量的结果,角度相对误差为0.22％,同时还给出了V型体的三维重建图。

基于投影栅相位法和多曝光图像融合技术的强反射表面轮廓检测

光栅投影三维测量技术因其非接触式、分辨率高和精度高等优点,已成为应用最为广泛的三维测量技术之一,但对于具有强反射表面的被测物,所采集的图像会出现局部过明或过暗的现象,导致测量的点云缺失,影响测量精度。为了实现强反射表面物体三维轮廓的精确测量,提出一种改进的多曝光图像融合技术。利用白光投射下不同曝光时长的图像制作掩模,分别与光栅投射下相应曝光时长的条纹图像相乘,将所得图像进行线性变换后叠加,再对其灰度值归一化后进行伽马变换和灰度值还原,最后利用所得条纹图像解相并计算被测物体表面三维点云数据。实验表明,该方法在一定程度上克服了因物体局部高光而导致的点云缺失,对于法兰片、标准块和U型卡三种具有强反射表面的被测物,分别能计算出99.8%、99.1%和99.3%的点云数据,实现了强反射金属表面较为完整的三维轮廓检测。

投影栅线法测量物体三维形貌研究

应用投影栅线法测量三维形貌既可以直观地判别被测物的外形,如检查对称性、缺陷检测等,还能得到实际的三维尺寸,这对于进行模型设计、现场测试等都很实用,因而,该方法受到广泛关注和应用。设计了新的应用投影栅线法测量三维变形的设备,并将其应用在汽车模型的三维形貌测量上,实际应用表明:该设备具有实时显示、操作方便、精度高等优点。

投影栅相位法三维形体检测精确解相方法的研究

根据投影栅相位法三维检测实际应用中所遇到的频域处理的移频问题和被测物体与参考面的对应关系问题，分析了它们对解相精度的影响，提出了不移频和全场参考面的解决方法。经实例验证，它们在工程应用中取得了满意的效果。

投影栅相位法曲面形体检测系统结构的分析

针对投影栅相位法检测精度不够高和可操作性不强的问题 ,从检测系统的原理出发进行了全面分析 ,并在此基础上提出了一种新的系统结构 ,其核心是应用摄像机定标技术。新系统消除了现有系统结构的系统误差 ,减轻了系统标定的复杂程度。实验证明它具有较强的可操作性和较高的检测精度 ,相对检测精度达到 1/ 3 0 0

投影栅相位检测法中的多幅图象拼接处理技术

投影栅相位法是检测三维曲面形体几何尺寸的较为有效的光学手段。可是当采用这种方法检测较大尺寸的试件时，若使用单幅图象，处理得到的数据点分布比较稀疏，而且对光学装置提出了更高的要求。为此本文建立了投影栅相位法多幅图象的拼接处理技术，通过分块采集、分块处理，最终拼为一体的方法，解决了投影栅相位法检测较大试件时存在的问题。不仅提高了数字图象的采集精度和处理精度，而且降低了对硬件系统的要求。实例分析验证了该技术的有效性和实用性。