基于二值光柵離焦投影的三維測(cè)量方法研究.pdf

1、光柵投影三維測(cè)量技術(shù)以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，融合計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理現(xiàn)物體表面形面的數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等學(xué)科，從而實(shí)據(jù)測(cè)量。傳統(tǒng)投影正弦光柵的三維測(cè)量技術(shù)，會(huì)受到投影儀投影幀率以及投影儀的Gamma失真等硬件條件限制，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)物體的精確、快速測(cè)量。近年來，用投影儀離焦二值光柵則大大突破上述問題的瓶頸，成為光柵投影三維測(cè)量的主流技術(shù)。本文針對(duì)離焦投影三維測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題展開了研究，主要?jiǎng)?chuàng)新內(nèi)容和成果如下:
　　1.提出一種新的二值

2、光柵生成方法，使投影儀的離焦程度不受嚴(yán)格限制，保證不同離焦程度下產(chǎn)生的光柵圖像正弦性均較好，從而保證最終測(cè)量結(jié)果精度高、魯棒性強(qiáng)。根據(jù)正弦光柵的對(duì)稱性和周期性等特性，提出一種新的二值區(qū)域塊的設(shè)計(jì)方法，使得所設(shè)計(jì)的二值區(qū)域塊尺寸雖小，卻不僅能有效地描述二值光柵還提高了處理效率。進(jìn)一步，針對(duì)二值區(qū)域塊的優(yōu)化問題，提出了新的多像素跳變方法，解決了單像素跳變方法容易陷入局部最優(yōu)解的問題，進(jìn)而使得到的二值光柵圖像正弦性更好。實(shí)驗(yàn)證明，相較于傳統(tǒng)二

3、值光柵圖像生成方法，所提方法不僅保證高質(zhì)量相位信息的獲取，而且適用于不同程度的離焦測(cè)量環(huán)境。
　　2.提出一種新的三維點(diǎn)云插值方法，以提高空間點(diǎn)云的分辨率，使光柵投影三維測(cè)量所得的點(diǎn)云密度受到相機(jī)及投影儀等硬件分辨率限制的問題得以解決，為后續(xù)點(diǎn)云處理和操作帶來方便。本文首先從理論上闡述了相位和三維點(diǎn)云的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以分析該方法的可行性;其次，對(duì)三種常用的插值算法進(jìn)行具體分析和優(yōu)缺點(diǎn)比較;最后，提出了基于相位插值的點(diǎn)云插值新算法，并針