一种从粗到精逐步细化的变尺度光栅投影测量方法

传统的光栅投影法依靠相移法进行测量,对绝对相位的计算需要应用解包裹算法完成。由于解包裹算法要求空间相位具有连续性,因此不适合高度变化显著的物体的测量。针对该问题,提出一种多尺度条纹投影测量的方法,直接获取高密度条纹投影的绝对相位。通过对高密度64周期条纹扫描投影测量相位的二次拟合曲线的实验处理,在绝对相位 [-201,201]的变化范围内,拟合标准差达到0.096 63 rad的精度。     

相位物体的相位检测分析方法

介绍了相位物体的相位检测方法,包括传统的暗场法、纹影法和相衬法,重点介绍基于图像处理的相位物体的双点源光束干涉测量与扫描成像方法,并比较它们的优缺点,同时对目前的研究进展进行了综述.     

三维形貌测量的扫描相移法研究

物体三维形貌测量中常用的光切法的主要优点是易于实现扫描测量大型物体表面,缺点是光刀中心位置难以精确确定;相移法的主要优点是可以用较宽的光栅提高测量的灵敏度与准确度,具有测量速度快和较好的抗静态噪声的能力,缺点是当待测范围较大时,采集图像的像差较大,不利于大型物面的测量.将这两种方法有机地结合起来,取长补短,提出了一种扫描相移法.实验结果表明,这个方法不但适用于长形大物面的形貌检测,而且又大大地减少了图像采集系统畸变误差的影响,从而提高了检测准确度.     

激光光切法测量不规则堆料的截面面积

在分析现有各种三维测量方法的基础上,提出了基于光切图像扫描法的三维测量方法。该方法通过扫描移动堆料,获取堆料上一系列平行截面的轮廓线,并计算出截面面积,然后根据各截面面积和扫描间距解算出物体体积。在此基础上,设计完成了实验检测装置,开发了处理与测量软件。对不同形状的物体进行了多次实验测试,验证了测量方法的可行性和重复性。     

扫描白光干涉测量技术的算法比较

干涉条纹零光程差位置的确定是扫描白光干涉测量的关键技术之一。介绍了扫描白光干涉法测量物体轮廓的原理,讨论了确定白光干涉条纹零级条纹位置的几种方法,并对随机生成的表面进行了大量的数字模拟测量和分析比较,得出了各种算法对测量准确度的影响。研究结果对白光干涉的应用研究提供了可靠的理论根据。     

基于物体特征有效提取和离散点三维重建的3D扫描系统原型研究

针对3D扫描技术的近期发展情况,以及市场关于被摄物体特征有效提取的迫切需求,通过系统的对照相机和投影仪测量的方法与计算,利用离散点三维重建算法、标准化算法详细分析了,作为3D扫描原型系统的关键技术,并深入的对三维坐标重复演算的过程,进行了实践研究与计算,论证了基于投影光编码技术的3D扫描仪原型系统,在物体特征有效提取和离散点三维重建中完全可以高效应用;同时,使用焦距标准化运算、逆向倾角变形运算、逆向扭曲变形运算三种方法,综合论述了物体特征有效提取和离散点三维重建过程的相关内容,测试了原型系统对真实文物的扫描情况,展开了该原型系统可应用于不同材料,不同种类物体的扫描,并能有效的进行数字化物体特征识别的研究结论。     

环形光栅光学扫描全息术的研究

为了充分利用光学扫描全息系统的分辨率,提出了用环形光栅扫描物体的光学扫描全是术。其优点是：可以用非相干光源记录扫描全息图,系统为单光路,从而可以提高系统的稳定性。阐明了环形光栅光学扫描全息术的基本原理,并给出了实验结果。     

基于白光干涉测试技术的改进Carré相移算法

为了减小白光相移干涉法测量物体微观形貌时产生的误差,对极值法的搜索路径进行优化后与Carré相移算法相结合,提出一种基于白光干涉测试技术的改进Carré相移算法.该算法减小了光源扰动及电荷耦合元件散粒噪声带来的影响,且对相移器的线性误差不敏感,免去了相位解包裹过程,提高了运算效率.采用单刻线样块对扫描步距进行校准实现了光源中心波长的在线修正,减小了由于光源特性及环境扰动误差带来的影响.采用不同算法对标准粗糙度样块进行三维形貌恢复以及表面粗糙度的重复性测量实验,结果表明:该算法对表面粗糙度的测量结果较传统白光干涉算法准确度提高,测量重复性优于1%.     

数字相移技术用于不连续复杂物体的三维面形测量

提出了一种检测不连续复杂三维物体面形的技术,即数字相移技术结合查找表双频解包裹算法,用于不连续复杂物体的面形测量。首先介绍了数字相移技术和查找表双频解包裹算法的基本原理,然后通过实验实现了对不连续复杂物体的三维面形测量。结果验证了所提出的测量方案的有效性。     

光纤共焦扫描显微术用于光盘盘基预刻槽结构的检测

基于共焦扫描差分术,提出了检测不同表面反射率的物体表面表貌的方法,并提出了在光纤共焦扫描成像术中利用边缘判据进行边缘定位的极限尺度。上述思想用于检测光盘盘基预刻槽形结构,在建立的一套光纤共焦扫描成像装置上进行了光盘盘基预刻槽结构的检测,获得了槽宽、槽间距及槽深等实验数据,与槽标准参数相符。     

水下运动目标激光扫描测距方法研究

相对于传统水下光电成像,水下激光扫描成像系统可以获得更远的作用距离和更好的图像质量.基于激光同步扫描技术,提出了水下运动目标的测距方法,并对测距误差进行了定量分析,为水下目标测距提供了一个新的途径.其中单探测头水下激光扫描测距方法能对合作目标进行测距,在近距离时具有较高的测距精度,双探测头水下激光扫描测距方法能对非合作...     

基于三维激光扫描的物体重构建模

针对锂离子电池SOC(荷电状态)难以估算的问题,通过对电池建立等效的Thevenin电路模型,对不同时刻的SOC的模型参数进行拟合得到动态的模型参数,在Matlab中借助Simulink建立仿真模型,采用模块化结构,建立基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算系统;利用测得的电池电压电流,仿真系统可直接估算出实时的电池SOC,与实际的电池SOC对比,误差保持在2.5%以内,表明该方法可以有效的估计电池的SOC,对于锂离子电池在实际应用的容量估算有着重要意义。     

Variable tomographic scanning with wavelength scanning digital interference holography

We present a new method for variable tomographic scanning based on the wavelength scanning digital interference holography (WSDIH). A series of holograms are generated with a range of scanned wavelengths. The object field is reconstructed in a number of selected tilted planes from each hologram, and the numerical superposition of all the tilted object fields results in a variable tomographic scanning. The scanning direction can be arbitrary angles in 3D space but not limited in a 2D plane, thus the proposed algorithm offers more flexibility for acquiring and observing randomly orientated features of a specimen in a WSDIH system. Experiments are performed to demonstrate the effectiveness of the method.     

基于菲涅耳波带板扫描全息术的光学层析成像

基于光学扫描全息术原理和编码孔径层析成像技术,提出了一种三维物体层析成像技术——菲涅耳波带板扫描全息术。该技术通过将物体的光强分布函数与菲涅耳波带板的光强分布函数进行卷积运算来得到物体的扫描全息图,通过相关解卷积的方法来进行扫描全息图的数字重建。依据该技术原理设计了实验系统,系统结构简单紧凑,具有三维物体层析成像功能。提出用数字高通滤波器来减少重建图像的背景噪声。计算机仿真及对实物的扫描记录和重建实验结果表明,该技术原理正确,用于三维物体层析成像是可行的,用数字高通滤波的方法提高重建图像的对比度是有效的。     

Surface profile measurement of low-frequency vibrating objects using temporal analysis of fringe pattern

A simple and accurate algorithm (phase scanning method) is proposed for 3D surface contouring and dynamic response determination of a vibrating object. A sinusoidal fringe pattern is projected onto a low-frequency vibrating object by a programmable liquid crystal display projector. The fringe patterns are captured by a high-speed CCD camera with a telecentric gauging lens. Phase values are evaluated point by point using phase scanning method. From the phase values of each point on the object, the contour of the specimen at different instants of vibration can be retrieved. In this paper, a small vibrating coin is used to demonstrate the validity of the method and the experimental results are compared with test results on a stationary coin using four-step phase shifting and fast Fourier transform methods. The technique is especially useful in applications where the vibrating object has a complicated shape.     

融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法

为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法。首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光扫描投影系统、被投影物体之间的数学模型;最后运用Matlab软件进行模拟仿真,证明融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法可以解决上述问题。同时为验证融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法的精度是否满足激光扫描投影系统的需求,将Matlab软件求解的实验结果与SA软件求解的实验结果进行对比,并分析精度与距离、角度等外部因素的关系。仿真实验结果表明:当距离一定时,单目相机旋转角度为55°时,单目相机距离投影仪和被投影物体的范围为1.5~3 m,且满足投影仪的精度要求。同时通过自主搭建新型激光扫描投影系统,证明了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法具有实际可操作性和可行性。     

一种基于线结构光的三维视觉曲面测量方法

为了建立物体的整体三维模型,在一般线结构光三维视觉系统结构的基础上,提出了一种三维视觉扫描方式———被动模式。这种模式是基于摄像机不动,使物体旋转,实现对物体的全方位扫描,解决了物体三维模型周视扫描的问题。给出了物体旋转轴心坐标的标定方法和物体的三维重建过程。     

Simultaneous Measurement of Refractive Index and Thickness of Transparent Plates by Low Coherence Interferometry

We demonstrate a novel low coherence Michelson interferometer which can provide simultaneous measurement of the refractive index and thickness of transparent plates used as a measured object. Unlike the existing low coherence interferometers reported so far, either an object or a focusing lens aligned on the signal arm is scanned repeatedly by a precise translation stage in synchronization with movement of a reflection mirror on the reference arm. The so-called object or lens scanning method gives us two measured quantities a movement distance of the stage between two light focusing states on the front and rear planes of an object and the corresponding optical path difference. These two measured quantities, result in desirable values of the index and thickness of the object with a short calculation. The measurement accuracy of ≤0.1% is expected for a thickness of more than 1 mm. In the experiment using the object scanning method, the accuracy of 0.3% or less was successfully attained for nearly 1-mm thick plates of fused quartz, sapphire, LiTaO₃ and slide glass.     

Optical edge-projection method for three-dimensional profilometry

A novel optical edge-projection method is proposed for surface contouring of an object with low reflectivity. A structured light edge is projected onto a dark surface, and the image is captured by a CCD camera. The object contour is evaluated with an active triangular projection algorithm, and one obtains a whole-field three-dimensional contour of the object by scanning the optical edge over the entire object surface. The proposed method is applied to a black nonreflective object made from woven carbon fiber and is also applied to measure the profile of a small object (a coin). The results show that an accurate profile of the specimen can be obtained.