基于三通道并行的高反光物体三维形貌测量

传统条纹投影技术测量高反光物体时因过度曝光导致相机失真,而常用的多重曝光时间法采集图像数量过多、耗时过长,为此提出了一种基于三通道并行的条纹投影强度预测与图像融合的方法。该方法根据被测物体的光强直方图分布计算条纹最佳投影光强比例关系,投影对应的红绿蓝条纹。利用彩色相机在多光通道下对投影条纹的不同响应,分离对应条纹图像并选择其中不饱和并且调制度最大的像素生成各自通道的图像掩膜,根据三通道下的掩膜图像和条纹图像合成高动态范围条纹图。通过相位解算与系统标定,最终恢复出高反光金属平面与球面零件的三维形貌。实验结果表明,该方法测量误差减小至传统方法的61.2%,同样采集12张条纹图像,仅增加1张预投影图像,提高系统适应性的同时也提升了测量精度。

高反光物体的局部点云孔洞补全方法

针对高反光物体点云数据存在噪声明显、孔洞过大,使用传统贪婪投影三角化算法无法达到点云补全目的的问题,提出一种改进的贪婪三角化点云补全算法。利用统计滤波和高斯滤波进行离群点去除和平滑处理;采用移动最小二乘法对局部点云进行上采样增强数据,并且对点云进行进一步平滑。将贪婪三角化算法中的kd树(k-dimensional tree)算法替换为效率更高的八叉树(octree)搜索算法,将主成分分析法替换为准确率更高的移动最小二乘法进行法线估计;最后,进行点云三角化,完成点云补全。实验结果表明,改进算法能够更好地补全孔洞,补全后表面更加平滑、结构更为准确,且花费时间更短。

一种高反光材料印刷颜色的快速检测新方法

针对金银卡纸、激光纸等高反光材料不能用常规印刷岛检测仪器进行颜色测量的问题,文章提出了一种高反光材料颜色快速检测与评价方法。在材料表面印刷部分白色油墨,使材料同时具有高反光和不高反光的两种属性;进行颜色匹配实验,以判断颜色数据是否在指标范围内;快速检测白墨样张上的颜色数据,以反向方式判断样张的高反光的颜色数据是否合格,最终完成颜色的测量与评价。测量结果表明,该方法不受印制过程抽样检测的影响,适用性强;与传统方法相比,具有更快的检测速率和更全面的颜色评价。这种新型的高反光材料印刷颜色的快速检测方法,可用于印刷制造各工序,包括印刷过程的质量控制。

彩色高反光物体表面三维形貌测量技术

基于相位计算的光学三维形貌测量技术通过编码条纹图获取物体表面的三维形貌。而彩色高反光物体因表面颜色、曝光程度的不同,导致投射在物体表面的条纹出现调制度不同以及曝光程度不同的双重难题,传统条纹投影轮廓术无法对其进行有效的三维测量。论文提出一种采用多通道预处理二分选择曝光时间法测量彩色高反光物体三维形貌。该方法通过预处理选择曝光时间域,利用二分选择曝光时间,采集四组不同曝光条纹即可恢复物体表面绝对相位。然后采集对应曝光时间下的条纹图像,经过像素选择,实现对过曝像素的处理。将处理过的像素信息在三颜色通道下进行最优光强和颜色选择,生成彩色条纹图。融合各颜色通道内最优相位,从而获取彩色高反光物体表面的绝对相位。最后确定相位和深度之间的关系,即可得到物体表面的三维数据。实验结果证明所提方法可有效测量彩色高反光物体表面的三维形貌数据。

基于格雷码-相移的高反光表面三维测量研究

高反光物体表面的三维形貌测量在各个领域有大量的需求和应用。由于高反光表面镜面反射和背景光照的干扰,传统条纹投影测量方法难以满足实际测量要求。论文基于条纹反射测量系统,在高反光表面测量方法研究中,采用了格雷码-相移的结构光,针对编、解码过程中存在的周期错位问题,提出了一种循环互补格雷码的校正方法。搭建测量系统对直径500mm的凹面镜进行测量实验,实验结果表明,凹面镜测量高度的误差为0.0067mm,证明了该方法的有效性。

高反光表面三维形貌测量技术

陶瓷、古文物以及金属工件等高反光物体表面的三维形貌测量在各个领域有大量的需求和应用。由于表面反射率变化范围较大以及相机灰度范围有限等问题,传统的条纹投影方法不能正确地测量高反光表面的三维形貌。综述了高反光表面三维形貌测量技术的国内外研究现状、应用领域和未来发展方向。首先,根据所采用原理和测量方法的不同,将现有的高动态范围三维形貌测量技术分为下述六类进行详细的介绍:多重曝光法、投影图案强度法、偏振滤光片法、颜色不变量法、光度立体技术以及其他技术。然后,详细的比较了各种技术的优缺点并归纳其适应性分析。最后,总结了高反光表面三维形貌测量技术的应用领域并展望了该技术的未来研究方向。基于文中综述的内容,使用者可根据不同的应用需求和测量条件选择相应的最佳三维测量方法,进而更精确的重建高反光表面的三维形貌。

逐像素调制的高反光表面三维测量方法

高反光表面的三维面形测量是光学三维测量领域的难题之一,本文提出一种基于逐像素调制的高反光表面三维测量方法,可解决光学三维测量中因过度曝光而导致的相位信息无法获取的问题。首先,通过投影最大灰度值的灰度图识别饱和像素点的位置;然后,依据投影低灰度下横纵条纹图进行过饱和区域坐标匹配,并结合一种新的相机-投影仪强度映射关系,逐像素求解过饱和像素点的最佳投影灰度值;最后,投影重新生成自适应条纹投影序列,并结合多频外差相移法用于相位恢复和三维重建。实验结果表明:所提方法的间距平均误差和标准偏差均小于文中其他方法所得的测量值,相对于传统方法,该方法的平均误差减少了61.9%,标准偏差减少了67.7%。本文所提方法的调制度高,速度快,能保证很高的测量精度。

基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测方法研究

为解决具有高反光特性的工业零部件的视觉检测难题,提出一种基于高动态范围成像(HDRI)的高反光金属表面缺陷检测方法,并针对传统方法中标定相机响应函数速度低的问题,提出一种改进的相机响应函数快速标定方法。首先搭建试验平台采集高反光金属表面序列图像;其次设计快速标定算法标定相机响应函数,获得图像像素值与曝光量之间映射关系;进而将不同曝光时间下的图像序列合成一幅高动态范围图像;最后运用自适应多阈值分割与Haar-like特征提取算法对合成的高动态范围图像进行表面缺陷检测。实验结果表明,文中方法在保证相机响应函数标定准确度的同时,具有计算量小、标定速度快的优点,而且合成的高动态范围图像细节清晰,满足高反光金属表面缺陷检测要求。

基于压缩感知高反光成像技术研究

高反光物体成像时反射的光强容易超出传感器接收光强的最大量化值,使得采集图像部分区域图像失真,严重影响信息传递。为了改善高反光成像饱和区域中数据丢失的状况,该文结合压缩感知这一新的采样理论提出基于压缩感知高反光成像方法,利用特定测量矩阵对目标图像进行线性采样,将CCD图像传感器的单个光强采样值与测量矩阵中的分布数据对应结合,对整合后的数据用算法进行恢复重建实现被测目标在高光环境中成像。以峰值信噪比和灰度直方图作为客观评定标准。实验表明,该成像方法鲁棒性较强、可行性较高,直方图检测饱和像素占比为0%,峰值信噪比为58.37 dB实现了在高光环境下不含饱和光成像,为压缩感知在成像应用中提供了新的方向。

基于自适应条纹投影的高反光物体三维面形测量

结构光投影方法在三维形貌测量中应用广泛,但是由于被测物体表面反射率变化范围较大,过度曝光会导致相位信息无法获取。而传统的高动态范围扫描技术步骤复杂,耗时较长。文中提出一种自适应条纹投影技术,向待测物体表面投射较高灰度级的条纹图,判断并标记过度曝光点。降低投射强度后通过非线性最小二乘法拟合来确定每个饱和像素点最适合的最大输入灰度,用重新生成的自适应条纹图来采集图像并进行相位计算和三维形貌恢复。通过实验验证,该方法可以对物体表面的高反光区域进行有效测量,避免过度饱和,仿真误差在0.02mm范围内,实测误差约为0.14mm,实际实验对过曝点的补偿率可达到99%。

一种基于结构光的高反光表面三维重建算法

针对高反光表面的三维重建一直是结构光技术中的重点及难点。文章基于多重曝光法及调整投影条纹强度法,提出了一种曝光时间序列以及条纹亮度序列的选择方法,利用被测物体在不同投影条件下的表面临过曝像素点数统计直方图,结合图像中像素点数的不过曝比例,计算所求的曝光时间及条纹亮度序列,完善了针对高反光表面的高动态范围技术。实验结果表明,文章提出方法能够有效地提升高反光表面三维重建的精度,点云中有效像素点数可以达到96%以上。

高反光表面三维检测系统的设计与实现

为满足高反光表面物体检测的需要,设计并研制了一套具有高精度、高效率的三维检测系统。利用图像融合与插值技术生成自适应条纹,用于实现三维重建。实验结果表明:该系统在局部过曝区域的相位信息完整提取,对高反光表面有较好的检测效果。

一种用于高反光金属表面3D重构的新型投影测量系统

在利用光学扫描技术对光滑金属表面进行三维重构时,常常出现由于镜面反射而产生的局部亮度饱和区域,使得该区域无法进行扫描。因此,常用的光学三维扫描方法很难精确重构高反光金属表面的3D坐标。为了解决这个问题,本文提出一种改进的投影测量系统(Fringe Projection Profilometry FPP)对高反光金属表面进行三维扫描。在改进的投影测量系统中,将两个偏振片分别放置在CCD相机和投影仪镜头前。结合硬件装置的改进,本文提出了双偏振法的原始图像融合方法。其中,高反光金属表面上的亮度饱和区域可以在两个偏振片相互垂直时进行测量,漫反射区域的3D坐标可以在偏振片相互平行时获得。实验结果表明,改进的投影测量系统可以有效地对高反光金属表面进行三维扫描。

高反光率EVA胶膜的制备与性能研究

文章介绍了高反光率EVA胶膜的制备过程,并将其与常规EVA胶膜以及双玻组件用EVA胶膜进行封装组件功率及黄色指数变化效果对比分析。研究结果表明:采用高反射功能助剂改性方法制备的高反光率EVA胶膜,具有优异抗紫外辐射老化能力,同时能够提高组件的光电转换效率及功率。

彩色高反光表面自适应编码条纹投影轮廓术

条纹投影轮廓术广泛应用于重建物体表面三维形貌。但当测量彩色高反光表面物体时,受环境光照及投影条纹反射的影响,存在相机所采集图像像素过饱和,进而无法测量高反光区域表面三维数据的难题。为解决此问题,本文利用物体表面对不同颜色光反射特性的差异,提出了一种根据被测彩色物体表面色彩分布的自适应编码高反光表面条纹投影轮廓术。该方法通过向高反光区域投射与表面颜色互为补色的颜色光,利用物体对互补色光的高吸收、低反射现象,抑制表面高光的形成,从而实现高反光彩色物体的三维形貌测量。实验结果表明,与多重曝光方法相比,利用单幅自适应颜色编码能够替代多次曝光时间设置下的条纹投影重建,有效降低了投影图像的数量,提高了测量效率。

一种高反光物体的三维测量方法

条纹投影轮廓术在测量高反光物体时表面会出现过度曝光的现象,致使对应区域的相位数据缺失。提出一种高反光物体直线运动的三维测量方法。仅向高反光物体投影一帧固定光栅,随着物体在投影区域直线运动,采集两帧高反光区域不重合位置的变形条纹图像。随后,通过所提的具有单帧特性的计算莫尔轮廓术分别从这两帧变形条纹图像中进行物体在这两个位置的初步三维重建。最后,通过像素匹配、点云配准与融合获得物体完整三维重建。该方法在不增加额外设备的条件下,只用一帧光栅,实现了比传统单目自适应条纹投影算法更高的精度,提高了测量的实用性。实验结果证明该方法的可行性和有效性。

基于自适应条纹的高反光表面三维面形测量方法

提出了一种基于图像融合和插值预测的自适应条纹投影方法。该方法首先基于多幅掩模图像融合求取了最佳投影灰度值所需的饱和阈值,并结合插值预测查找算法求得了最佳投影灰度值;然后通过降低整体投影强度,在不饱和情况下进行了坐标匹配,最终生成自适应条纹;最后将生成的自适应条纹投射至被测物体,并利用外差式多频相移法进行了相位解算和三维面形重构。实验结果表明:所提方法实现了局部过曝区域的相位信息的完整提取,绝对方向和正向的平均误差与标准偏差值均小于传统方法,且绝对方向平均误差减少了84.1%,正向标准偏差值减少了69.4%。所提方法有效地解决了高反光物体三维面形测量的难题。

利用相机响应曲线实现高反光元件三维面形测量

在先进制造中要求对加工的部组件进行在线质量检测,条纹投影三维测量技术因符合在线、非接触的要求而被采用。然而,金属材质表面反射率差异较大会导致拍摄结构光图像过曝和欠曝光,这会造成最终测量数据的缺失或出错。针对该问题,以直接测量得到的不完整点云数据和由计算机辅助设计(CAD)得到的元件设计数据进行迭代最近点(ICP)点云配准,进而得到相机坐标系下的被测物体估算面形的点云数据。将该数据作为预估面形,结合系统标定参数,可建立投影与成像间同名点的图像强度对应关系。利用相机对待测元件上每一点的光强成像响应曲线计算出投影灰度范围和最低投影灰度。最后,利用生成的非等值系数投影光栅进行高反光元件的三维形貌测量。实验结果表明,所提方法在不改变测量系统结构参数和不增加测量系统结构复杂性的情况下,可以更完整地实现高反光元件的三维面形测量。

基于多视方程的高反光物体表面三维形貌测量

双目结构光三维形貌测量技术在测量高反光物体的过程中,左右图像中对应物体表面的不同位置处出现过度曝光的现象,致使对应区域的相位数据无效。首先将投影系统作为反向相机并与双目系统共同组成多视系统,然后对物体表面的每一点进行多视系统匹配,接着通过调制度来判断每一像素对应相位的有效性,舍弃过曝光图像区域的像素以获得双视共线方程,最后由整体多视方程同时实现三维点云重建。该方法能够有效解决坐标系转换、多系统重建结果的数据冗余和融合误差等问题。实验结果表明,所提方法在500 mm×700 mm大小的视场范围内能够很好地对高反光物体进行完整的三维形貌测量。

基于双目面结构光的高反光物体自适应条纹方法

在高反光物体的表面形貌视觉测量过程中,物体的镜面反射特性会导致获取的图像部分区域过曝而产生错误的计算结果。为解决这一问题,首先对自适应条纹算法进行改进优化,以减少使用面结构光测量过程中的投影次数,提高运算速度;然后对最大投影亮度进行调整,并在此基础之上实现了一种测量高反光物体形貌的双目面结构光算法。实验结果表明,该算法可以有效减轻所述对象表面的过曝程度,减少高反光物体表面测量的噪点和无效点,提高测量数据的质量。