基于條紋分析的三維實時成像系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著數(shù)字技術的高速發(fā)展，實時的三維形貌測量在許多領域正在發(fā)揮著越來越重要的作用，諸如制造業(yè)、醫(yī)藥科學、計算機科學、國土安全、以及娛樂業(yè)等等。
　　 對于一個動態(tài)物體或者過程，其高度變化是隨著時間的變化而變化的，這種對象的三維形貌測量由于其廣泛的應用前景成為這些年來的研究熱點。許多相關的技術被提出并且進行了深入的研究。在眾多非接觸式針對動態(tài)物體或過程的三維形貌測量光學系統(tǒng)中，基于二維光柵投影和快速傅立葉變換的條紋分析法得到了迅猛的

2、發(fā)展以及廣泛的應用。因為這種技術具有其獨特的優(yōu)點：不需要高昂或難以使用的儀器設備、能夠同時記錄下整個視場的信息、只需要一幀變形條紋圖像來重建高度分布，因此處理速度更快。
　　 另外，基于數(shù)字條紋投影法和相移法的高速三維形貌測量技術也具有很大的應用前景：多種算法被開發(fā)出來提高相位的計算速度；并行處理的方法被運用其中以進一步提高處理速度；不斷升級的硬件技術被采用以提高坐標計算以及幾何顯示的處理速度。
　　 主要研究內(nèi)容和成果

3、如下：
　　 1．構造了一種新的遠心三維測量系統(tǒng)，它不僅具有遠心三角測量的空間不變的特性，還具有條紋投影輪廓測量易操作的特性。使用菲涅爾透鏡與投影儀來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的激光系統(tǒng)產(chǎn)生平行光線，可以提供待測物體高度信息與變形條紋相位分布之間的線性關系方程，因此只需對一個系統(tǒng)參數(shù)進行標定，從而可以實現(xiàn)系統(tǒng)元件的靈活放置，并有效地提高三維形貌測量的計算速度。
　　 2．設計同心圓光柵投影標定技術并在測量系統(tǒng)中進行了試驗，該方法可以去除解

4、相過程，降低了計算復雜度；由于實際相位值的提取是逐點分別進行的，因此噪聲引起的誤差不會擴散，得到了有效的抑制；雖然多引入了一幅圖像，但計算過程相對獨立，可以通過圖形處理器單元實施并行計算。
　　 3．提出一種基于電子控制的高速變焦透鏡的掃描成像系統(tǒng)。通過連續(xù)地、快速地控制改變變焦透鏡的焦距，可以獲得一系列具有連續(xù)深度的圖像。這一系列聚焦的信息-即變焦透鏡每一個焦距所對應的清晰成像切片，可以通過數(shù)字高通濾波器提取出來，并用于重建物