彩色数字全息检测的实时无颜色串扰采集技术研究

提出一种基于Foveon CCD的实时无颜色串扰的彩色数字全息干涉计量方法。针对当前实时彩色数字全息图中存在颜色串扰的问题,分析了Foveon CCD的工作原理与控制模式,对变换颜色矩阵消除颜色串扰方法作了相应的分析,提出通过改变CCD的颜色变换矩阵的方法,可以有效降低了颜色串扰对彩色数字全息的影响。实验结果及实验数据表明,一定条件下,通过该方法能实现实时无颜色串扰彩色数字全息图采集,对彩色数字全息实时检测有一定的应用价值。

CCD/CMOS彩色数字相机颜色串扰效应研究

彩色数字相机的图像通道分离原理在单相机三维变形测量以及温度、变形同步测量等实验力学领域中有重要应用。在进行R、G、B通道分离时,颜色串扰效应会显著影响测量的精度。采用3CCD/CMOS彩色相机和拜尔彩色相机进行滤光拍摄对比实验,发现拜尔彩色相机中存在较为严重的颜色串扰效应,而3CCD/CMOS彩色相机基本无此效应。基于两种彩色数字相机的成像原理与特点,结合其光谱响应特性,进行了成像模拟和色彩还原插值模拟。研究结果表明,相机的光谱响应特性是颜色串扰效应产生的关键因素,而后处理色彩插值过程对其影响较小。上述研究结果可为基于图像通道分离的高精度测量设备研制提出改进方向和建议。

彩色编码结构光测量系统器件非线性校正

在彩色编码结构光测量系统中,为解决伽马畸变和颜色串扰导致的CCD接收相位非线性问题,提出一种基于彩色灰度图像的伽马值预编码法。根据CCD对彩色三通道响应程度的差异,分别对各通道投影灰度引入不同预编码值进行预调制,同时求取串扰逆矩阵对颜色串扰进行补偿。为验证该方法的有限性,搭建光栅投影结构光三维测量系统。实验结果表明:该方法能够校正各通道光栅条纹的非正弦性,包裹相位的相位误差得到大幅减少。与已有的校正方法相比,该方法的校正效果更好。

彩色复合条纹投影测量系统串扰消除方法

由于从一个彩色图像中可以提取多个条纹,复合条纹投影技术在三维测量领域得到了广泛的研究和应用。为了覆盖所有的光谱范围,投影和成像系统颜色通道间存在着串扰,从而改变了条纹的形状,最终影响三维数据测量的精度。综述了彩色复合条纹投影三维测量系统中颜色通道间串扰的补偿方法。针对彩色条纹投影系统中相机和投影仪颜色通道间的串扰问题,分析了其形成原因。对彩色条纹投影三维测量系统的串扰消除方法进行了分类和总结,并具体比较了各种方法对串扰消除的效果。所综述的方法对选择合适的串扰消除方法、提高彩色复合结构光投影三维测量系统的精度具有重要的应用价值。

一种新型单帧彩色复合光栅投影的实时三维测量方法

提出了一种新型单帧彩色复合光栅投影的实时三维测量方法。采用三帧具有π2的相移正弦条纹分别编码到红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色通道中,组合成单帧彩色复合光栅,当该彩色复合光栅投影到待测物体上,仅需获取单帧彩色变形条纹并从中分离出相应的具有π2相移的三帧单色相移变形条纹,由于不同颜色通道之间存在颜色串扰以及色度不均衡问题,采用最小二乘法对分离出的三帧单色相移变形条纹直流项进行背景一致性校正,从而获得三帧校正后的单色相移变形条纹,运用所建立的三维重构物理模型,即可恢复物体的三维形貌。实验验证了该方法的可行性和实用性。进一步的实验表明,该方法的测量精度优于传统单帧彩色PMP。因为所提方法仅需一帧彩色复合光栅即可恢复物体的三维形貌,在实时三维测量中具有很好的应用前景。

多光通道结构光三维测量系统误差补偿研究

本文通过对多光通道结构光三维测量系统误差分析发现,相机采集光强受通道间串扰以及投影、采集图像器件非线性响应等误差影响。在分析串扰和非线性误差影响投影和采集光强的基础上,提出了针对相机采集光强进行系统误差补偿的数学模型。投影0-255灰度图像到白色平板并由相机采集,计算得到系统内各光通道的非线性响应参数,以及投影纯色彩色条纹到白色平板计算得到各通道间串扰系数,通过构建的误差模型,同时补偿了非线性和串扰误差。实验结果表明,经过误差模型修正后,展开相位差从1.044rad降到0.121rad,测量误差从0.707mm减少到0.058mm。本文提出的补偿模型从系统误差分析出发,可对串扰和非线性误差同时测量与补偿,有效提高了多光通道结构光三维测量系统的测量精度。