基于傅里叶条纹分析的多摄像机标定方法

提出一种新的摄像机标定方法,该方法基于2D共面参照物摄像机标定方法和傅里叶条纹分析方法.将已知相位分布的平面二维正弦灰度调制条纹图作为平面标定靶,通过傅里叶条纹分析方法计算出两个截断正交相位分布,利用截断正交相位分布并结合二维正弦条纹图特点提取相应的图像特征点,建立像素坐标与2D平面坐标的对应关系.将该二维平面靶在摄像机成像空间中放置不同的位置,并完成相应的特征点提取,根据2D共面参照物摄像机标定方法即可完成摄像机标定.该方法利用平面相位测量的高准确度来提高标定特征点的提取准确度,从而提高标定准确度.实验对双摄像机系统进行了标定,标定后该系统对标定靶进行测量,标准偏差达到0 .010 mm.

畸变测量中应用窗口傅里叶变换载频条纹分析

为了测量光学成像系统的径向畸变,提出了基于伸缩窗口傅里叶变换空间载频条纹相位分析的测量新方法。畸变分布测量转化为调制相位测量。首先,将纵向朗奇基准光栅作为模板,通过成像系统成为变形光栅即畸变像。接着采用伸缩窗口傅里叶变换提取畸变载频光栅条纹中心无畸变点的基频和相位信息,获得理想无畸变像的基频成分,然后对变形载频光栅条纹进行频谱分析,滤波提取基频信息、逆傅里叶变换、相位解包,提取径向调制相位分布,计算畸变图像的径向位置畸变分布。最后利用该径向位置畸变分布规律和双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正。详细的理论分析和实验结果证明,该方法是可行的。

光纤点衍射干涉仪调整方法与条纹分析

随着对高精度光学元件的需求不断增加 ,对光学检测精度的要求也随之提高 ,合理可行的检测方法对光学加工的发展至关重要。本文在已建立好的点衍射干涉仪的基础上 ,对仪器的调整进行分析 ,提出合理的调整方案 ,得出被检波面面形的干涉图。该干涉仪由光纤直接提供高精度的参考波面 ,与被检波波面发生干涉。其特点是结构简单合理、易于调整耦合输出、条纹记录迅速、受外界环境影响较低、引入误差较小 ,有利于进一步的拟合分析。

基于条纹间距调节的条纹分析

基于莫尔条纹的测量中,较好的条纹图、包裹相位图质量,能够提高测量的有效性和测量精度。合理的条纹分布密度,能够有效降低条纹图与包裹相位图中的噪声影响,消除条纹分布过密产生的相位混频。合适的莫尔条纹密度可以通过调节条纹间距来确定。测量结果表明该方法能够适应被测表面的条纹分布,获得可靠的测量数据和有效的测量精度,得到较好的测量结果。

基于条纹分析技术的镜头畸变校正实验设计

针对光学条纹分析技术在镜头畸变检测校正中的拓展应用教学,设计一套镜头畸变校正实验检测与分析系统。方案在Matlab环境下实现对实验数值仿真及处理,并对镜头畸变模型及参数、畸变条纹基频、畸变中心等参量展开定量讨论分析。系统采用液晶平板显示器展示载频条纹图像作为校正模板,通过相机广角镜头进行拍摄获得畸变条纹图像,根据条纹分析方法获得各个畸变参量,实现对畸变图像的校正。方案将理论分析、数值仿真和实验测量三者相结合,帮助学生综合掌握条纹分析技术与镜头畸变校正的相关知识与应用,有利学生的实践动手能力和创新设计能力的培养。

测量网线的莫尔条纹分析(续)

三、测量加网角度的莫尔条纹 1.测量加网角度的莫尔条纹方程 加网角度测量板是一块制有等距同心圆光栅的软片。通过圆心且垂直于测量板底边框的直线,方向向上作为测量加网角度的零线。通过圆心作许多辐射线,并从零线开始逆时针标注各射线至零线间的角度(图4)。

测量网线的莫尔条纹分析

一、前言 印刷网线是由网点组成的断续线条,网线可视为一簇等距平行直线光栅。网线测量板是制有特定形状光栅的软片。用网线测量板测量加网线数和加网角度,足将网线测量板置于印刷品上,利用测量板上的光栅与印刷品上的网线光栅所形成的莫尔条纹进行的。网线测量的一般原理笔者在《网线测量板的测最原理》(见《中国印刷》第33期)

基于相移条纹分析的相位误差补偿技术发展综述(特邀)

结构光三维测量技术由于精度高、非接触等优点在传统制造业中得到了广泛的关注和应用。智能制造、人工智能等新兴领域的高速发展对如何高效获取高精度三维数据源提出了更高的要求。应用于三维测量系统的相位误差补偿技术作为实现高精度结构光测量方法的重要步骤,对测量结果的获取精度和效率起着关键性作用。首先简要介绍相移测量轮廓术的基本原理和不同误差来源导致的相位误差形式,随后分类讨论各个误差类型的补偿方法、优化方向及适用场景,最后总结基于相移条纹分析的相位误差补偿技术所面临的挑战及潜在的发展趋势。

希尔伯特变换条纹分析法及其在非球面镜测量上的应用

提出了利用离散的希尔伯特变换法解调干涉条纹相位的方法,叙述了希尔伯特变换法解调相位的原理,并从单一的干涉图样中提取出条纹信号的正弦和余弦部分,正弦与余弦比值的反正切即为干涉相位;然后利用泽尼克多项式拟合,实现波前重建;最后讨论了条纹相位的算法,误差修正和测量面形的应用,从而实现对非球面镜的检测。实验表明,该方法可获得均方根(RMS)的精度为λ/10。

载频条纹相位分析自适应滤波器的设计

提出了一种基于统一准则的自适应滤波器的设计算法,并结合空间滤波处理技术及数字图像处理分析技术,根据每一幅光学条纹图像的频谱分布状况,自动提取+1级频谱信息,实现对载频条纹图像的自适应滤波,最终达到自动化数值分析的目标。文中以三维形貌测量为例,首先通过计算机数值模拟,指出分析位相质量与滤波窗口的选择是紧密相关的。而光学条纹图像的频谱分布则因待测物体而异,因此在空间滤波过程中,要针对不同的待测物体对滤波窗口的形状以及大小进行精确选取。文章给出了自适应滤波器精确选取的法则与步骤。最后以三维石膏像为测量物体,给出实验验证,证明该方法的可行性与有效性。

一种分析薄膜振动模式的结构光条纹时间平均法

提出了一种用于振动物体表面快速测量的光学测试系统和方法。该系统采用结构光三维传感技术,利用时间平均法来实现对振动表面的测量和振动模式分析。用低帧频商用CCD相机记录由光栅投影到振动物体表面上形成的一系列变形正弦条纹,对获取的一帧变形条纹经过二维傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换等处理得到调制物体振幅的零级贝塞尔函数分布。给出了该方法的理论分析,推导了相应的计算公式。计算机模拟和实验验证了该方法的可行性。实验证明,该方法具有数据获取速度快,全场非接触测量以及实验装置简单等优点。

条纹相位分析小区域平整度检测

为了对漫反射材料小尺寸平面的平整度进行检测,提出采用载频条纹相位分析的方法。该方法采用激光作为照明光源,通过相干获得周期为100μm的条纹,使用傅里叶变换条纹相位分析提取待测表面的调制相位并可以转换为表面高度分布,从而能够实现对材料表面平整度的评价。结果表明,系统高度分辨力为10μm;考虑到噪声的影响,实际分辨力可以达到20μm。所给出的实际实验结果显示该方法是可行的。

基于相移条纹分析的实时三维成像技术发展综述

近年来,客观世界和场景三维信息需求量的陡增,促使结构光三维测量技术快速发展。基于条纹投影和相移条纹分析的三维成像技术具有较好的精度和鲁棒性,在众多的技术方法中脱颖而出,被广泛地应用于工业检测、文物数字化、生物医学检测领域。而在人机交互、虚拟现实、在线检测、远程手术等具有时效性要求的应用场景中,实现实时三维测量具有重要意义和明显价值。首先简要介绍了基于相移条纹分析的三维成像技术基本原理,随后分类讨论了实时三维成像的多种优化实现方向,回顾了各类方向中不同的技术方案。最后,总结了基于相移条纹分析的实时三维成像技术所面临的挑战及有潜力的研究方向。

光学计量的干涉条纹分析

本书论述了光学计量学中经典和现代干涉测量法的理论原理和实际应用。本书的新颖之处是频率转换函数（FIF）的应用，以及干涉条纹分析中随机过程的理论；这些数学工具能更好地描述各种相位解调算法，并获得较理想的光谱响应、失谐不灵敏性、信噪比的稳健性以及谐波排斥性。

并行相移数字全息条纹分析插值算法的设计

为减小并行相移数字全息重建过程中的插值误差、提高再现图像的质量,提出了一种基于全息图像条纹特性和像素分布的并行相移数字全息条纹分析插值算法。该算法首先根据相移特性从并行相移数字全息图中提取各同相全息图像,将各图像分为3×3的方块区域;按照全息条纹特性对分割的方块区域进行多方向插值,根据多方向插值后的图像频域特性进行选择性合并,生成新的全息再现物场。实验结果表明:与传统并行相移全息插值算法相比,所提算法可将再现图像的峰值信噪比提高45%以上;与其他改进算法相比,所提算法的计算时间缩短为原来的一半左右。所提算法能更好地重建并行相移数字全息图像,减小插值误差,保留细节信息,提高再现图像质量,可用于很多领域的动态三维物场信息的获取,如生物细胞观测、移动物体体检、微观粒子成像和跟踪等领域。

条纹频率分析的相位展开方法在InSAR中的应用

对InSAR干涉条纹图的形成进行了研究,基于星载InSAR的空间几何关系及雷达成像的特点给出了InSAR的干涉图模拟模型和计算公式。将条纹频率分析的相位展开方法应用于我们给出的干涉图模型,得到了很好的相位展开结果。条纹频率分析产生可靠性模板,基于该模板的排序算法将误差范围控制在局部最小的区域。

改进的次条纹积分相位分析技术

条纹花样的单帧相位解调算法在实时、动态测量技术中具有广泛应用。次条纹积分算法具有较高抗噪能力,但其采用载频近似估算形变条纹周期时存在频率失配的固有缺陷,提出一种改进的次条纹积分算法,对条纹的局域频率进行探测,利用局域频率进行次条纹积分,然后再计算相位。模拟实验表明,改进算法的最大误差约为原算法的1/3,并通过条纹投影轮廓术实验进一步证明了改进算法的有效性,为单帧条纹相位分析技术提供了一种可供选择的新算法。

基于视差和条纹调制度分析的多物体场景分割

噪声是影响图像分割的重要因素,文中提出了一种能够在含噪声的真实场景中准确提取出多个物体区域的分割方案。利用基于正弦条纹投影的双目结构光系统,得到包含目标物体的相位图和视差图。将视差图映射到U-视差图中,利用物体和噪声区域在该视差空间的不同形态特征,采用闭合区域检测算法初步得到各个物体的分割区域,并结合条纹调制度阈值分析法进一步去除阴影区域的噪声,最终得到精确的分割结果。客观评价的数据分析表明,文中提出的分割算法,不仅对噪声的鲁棒性较好,还可以有效地将物体与水平支撑面分割开,在不同场景下具有计算复杂度低,抗干扰能力强的优势,分割准确率均在90%以上,最高可达到99.2%,平均运行时间为27 ms。

三角函数逼近算法及其在光学条纹图像分析中的应用

三角函数与反三角函数作为基本初等函数,在光学条纹图像分析中有着广泛的应用。在某些特定情况下,如硬件计算或要求快速计算时,可以通过逼近函数来计算其近似值。现讨论三角函数及反三角函数的最佳逼近方法。基于∞范数,选择特定区间推导函数的最佳逼近多项式,给出了多项式的系数与最大逼近误差;再利用三角恒等式将其推广至函数的整个定义区间,得到了各三角函数与反三角函数的分段逼近多项式。并且将其结果用于条纹图像的分析,以实验证明了所述方法的有效性。