正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法

数字投影仪的非线性响应是近年来研究的热点问题,因为数字投影仪虽然能避免物理光栅投影的各种缺陷,但其自身的非线性直接影响了输出信息,是相位误差的主要来源,进而影响了测量精度。针对数字条纹投影三维测量中存在的Gamma非线性和不同区域Gamma值并不一致的问题,提出一种通过正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法,通过正交条纹划分区域,对每个区域使用多项式拟合计算预编码值校正该区域条纹图像。使用该方法校正后相位误差减少了82.24%,适用于任意投影仪与相机之间的位置关系,只需要精细化计算一套分区域预编码系数并由此生成编码条纹图,即可满足该系统此后的测量需求,该方法灵活性强、精确度高。

基于傅里叶频谱分析的相位测量轮廓术系统Gamma非线性校正方法

数字投影和成像系统的Gamma非线性效应是导致相位测量轮廓术(PMP)测量误差的重要原因。目前大多采用多帧条纹图进行Gamma校正,使测量的实时性受到限制。提出了一种Gamma校正方法,利用正交光栅像的傅里叶频谱分布计算Gamma值,再根据此Gamma值对投影相移条纹进行Gamma逆变换,实现投影条纹输入值的提前校正,以获取具有良好正弦性的结构条纹,从而降低PMP相位测量误差。校正过程中只需一帧条纹图,而且考虑了测量系统的离焦效应。实验证实了该方法的有效性和正确性。

四步相移法的非线性相位误差补偿方法

在相位测量轮廓术中,测量系统的gamma非线性是相位误差的主要来源.系统gamma非线性使变形光栅条纹图像中出现高次谐波,从而引起展开相位存在周期性误差.对于四步相移法,三次谐波是引起周期性误差的主要因素.通过建立四步相移法的相位误差和主相位的关系模型,在系统gamma值未知的情况下,对非线性相位误差进行了补偿.计算机仿真表明,当系统的gamma值为2.2时,使用本方法补偿前后的相位误差波动幅值分别小于0.006 3rad和0.000 354rad;实验证明,一个平面白板展开相位的均方根(RMS)在误差补偿后从0.035rad降低到0.007rad,相位误差的最大值从0.086 7rad减小到0.030 8rad.

相移条纹非线性相位误差补偿方法

在基于数字光栅投影的三维测量系统中,数字投影仪和相机的gamma非线性效应会给测量结果带入非线性误差。建立并分析了该非线性误差数学模型,提出了一种利用该测量系统非线性误差的谐波系数进行相位误差补偿的方法。该方法向参考面投影两组初始差为π/N的相移条纹计算出非线性误差,利用非线性误差的分布规律,直接在误差分布的空域内计算出该测量系统的非线性谐波系数,然后用相位补偿迭代算法来求取物体的理想相位分布。模拟仿真以及对标准平面和面具模型的实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明该方法能很好地提高相位测量精度,将实测实验中的误差标准偏差由0.27 rad降为0.036 rad。

用于绝对相位恢复的鲁棒相位编码方法

相位编码方法已广泛用于条纹投影轮廓术(fringe projection profilometry, FPP)中的绝对相位恢复,然而FPP系统的gamma非线性严重影响了系统的鲁棒性和精度。从扭曲条纹图案中提取的包裹相位将偏离实际相位,不能直接用于恢复绝对相位。为解决这个问题,提出一种基于有效非线性校正策略的鲁棒相位编码方法。首先,通过相位直方图均衡(phase histogram equalization, PHE)方法调整失真的包裹相位,以获得校正的包裹相位。理论研究表明,非线性相位误差的频率是理想相位的3倍,因此提出使用相移直方图均衡(shifted-phase histogram equalization,SHE)方法进一步减小非线性相位误差。然后,通过Hermite插值算法拟合连续函数,减少SHE方法所引入的离散化误差。仿真和实验结果都表明,在gamma非线性情况下,所提方法比传统方法更具鲁棒性。

一种非线性相位误差的全场补偿方法

提出了一种非线性相位误差的全场补偿方法,通过对参考面相位的多次测量,提高了参考面的解相精度,提取出一个逼近理想值的期望相位面,并用该期望相位面检测非线性相位误差。重构待测物体时,可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差,并以此对物体的展开相位进行全场补偿。采用所提方法重构已知具体高度的平面,平均绝对误差的最大值从0.48 mm减小到0.06 mm,方均根误差的最大值从0.55 mm减小到0.07 mm。

水下图像光照补偿预处理方法研究

光照条件的变化、光照不均匀以及水体对不同波长光的散射,会影响水下图像的质量,进而影响对水下图像的分析、识别等。为了获得清晰的水下图像用于水下资源勘测等领域,通常要对图像进行光照补偿预处理。依托西北工业大学高峰体验计划,对光照补偿的Gamma算法及其非线性改进算法进行了分析,实现对不同光照情况矫正的自适应;在水下散射和光照的特殊环境下分析了Retinex算法,补偿水下图像蓝色色调的影响和光照条件的影响。通过两种方法的结合达到较好的水下图像光照补偿的预处理效果。

FY-4A卫星海域云图图像增强融合方法研究

FY-4A卫星是我国目前最先进的气象卫星,为缓解光照对其可见光和红外云图影响,增强图像质量和显示细节,通过分析中央气象台发布的FY-4A卫星云图中可见光和红外云图资料,指出云图可见光和红外云图存在极强互补性的特征,提出一种基于灰度均值的自适应非线性Gamma图像增强融合方法。仿真实验结果指出利用本文方法得到的融合云图拥有显示云的更多细节和识别云层云类的特点。该方法有效性的验证,为21世纪海上丝绸之路气象预报保障提供了新的云图识别处理技术。

Gamma畸变的相位误差模型与Gamma标定技术

Gamma畸变是数字相移测量技术的主要误差源。以通用的均匀步长相移技术为对象,分析了Gamma畸变对相位计算的影响,建立了相位误差与谐波系数的关系模型,证明了各阶谐波系数在Gamma值影响下的递推公式,进而提出了基于离散傅里叶变换的Gamma标定技术。基于此Gamma标定值,通过Gamma预矫正降低相位误差。实验结果表明,标定的Gamma值在整个像平面具有较强的稳定性,Gamma矫正后使相位误差减小了77.5%,在曲面测量的结果中,水波纹明显得到抑制,曲面质量得以提高。