基于空间二进制编码的3-D形貌测量方法

介绍了一种基于空间二进制编码的非接触3-D形貌测量方法.它用一台LCD投影仪对被测物体表面进行空间编码,再用一台CCD摄像机获取物体编码信息,最后用三角法原理从摄像机图像中获取三维形貌数据.提出了基于三角法的空间二进制码的重要特性,描述了高效编码的构造方法.用这个构造方法构造出一个完全数字化的7位字长的二进制编码.基于这种编码的3-D形貌测量方法在被测物体表面非常不连续和非构造的环境下取得了良好的测量结果.     

空间编码与灰度投影相结合实现高效3-D形貌测量的研究

介绍了一种结合空间编码与灰度投影来实现高效三维形貌测量的方法。用空间编码完成对被测空间的粗略编码,用灰度投影完成精确编码,将它们结合起来得到被测物体表面丰富的编码信息,作为一种基于三角法的三维形貌测量方法,能够在物体表面非常不连续和外部光照造成的背景光强分布不确定的情况下工作良好。同时,与传统的空间编码方法相比,它大大提高了空间编码的效率。实验表明,该方法用５ 幅图像取得了与灰度码１０幅图像相当的测量结果。     

水中物体的光学三维形貌测量的研究

提出了一种对水中物体进行光学投影式表面三维形貌测量的新方法。通常的测量方法都是假设摄像机和被测物体都处于空气中,测量水中物体时,由于光在空气、水分界面上发生折射,投射到被测表面的光条纹图像发生扭曲,从而给三角测量法带来误差。新方法可以精确测量出水中被测物表面的三维坐标并计算出物体的几何尺寸,实验验证了该方法的有效性。考虑折射后,该测量类似于在空气环境中的测量。采用的极线约束及亚像素技术,提高了测量精度和速度。     

基于编码光栅的空间不连续三维物体表面的绝对相位获取方法

为快速获取空间不连续三维物体表面的绝对相位,提出了一种基于编码光栅的相位展开方法。该方法只需投射一幅带有编码信息的光栅条纹图像,即可获取相位展开所必需的条纹级数信息,从而得到整个被测表面的绝对相位信息。根据相位-深度关系,可获得整个被测表面的三维信息。与基于格雷码的相位展开方法相比,该方法不依赖被测物体的灰度信息,抗噪声性能更好。该方法只需额外投射一幅编码条纹图像,更适用于对实时性要求比较高的三维测量。通过实验证明了该方法的有效性和可行性。     

基于偏振位相调制的位相轮廓测量

本文介绍了一种用来测量三维物体面形的位相轮廓方法，它是通过将正弦光场投影到被测物面，该光场被物体表面调制后发生位相改变，利用偏振位相调制及位相检测算法计算物面的位相分布，再根据几何关系实现对物体三维形貌的测量。实验装置采用一种偏振位相调制的干涉光场投影装置对光场进行简便而精确的移相，采用ＣＣＤ摄像机记录畸变光场，并用计算机处理和显示测量结果。文中给出了有关实验结果。     

一种非接触式位置测量方法的研究

在一般的非接触式位置测量系统中,通常使用三个线阵CCD来测量物体的空间位置。但是在有些场合,这种方法很受限制。介绍了一种测量方法,该方法是由力矩电机带动一个线阵CCD旋转来扫描被测目标的。结合三角法,能够同时测量出被测物体在三个方向的位移及水平摆角。实验结果证实了该测量方法具有很高的测量精度。在国防、交通、矿山、城市建设等领域有着广泛的应用前景。     

利用结构光进行三维测量的新方法

提出一种利用三维图像实验三维标定的测量方法。用增行光投射光栅,使之产生一系列相互平行的光切面,这些光切面投射到物体表面之后,在物体表面形成一系列的光条。我们利用Ｈｅ－Ｎｅ激光器产生的激光实验ＣＣＤ测头的定位和光条的识别,从而实现编码。编码后的图像经过细化、边界提取等处理后可以进行接下来的计算工作。由于我们是利用一幅图像来提取三维信息,从推导提取等处理后可以进行接下来的计算工作。由于我们是利用一幅图     

基于互补色编码条纹投影的三维形貌测量方法

针对彩色编码条纹投影轮廓术中,被测物体表面颜色易与投影条纹颜色发生干扰的问题,提出了一种新的基于互补色编码条纹投影的三维测量方法.先后向被测物体投影一幅主彩色编码正弦条纹图和一幅与前者包含的彩色编码条纹颜色互为补色的彩色条纹图.利用两者颜色互补的特点,判断两幅图像中对应像素点的颜色状态来确定其在主彩色编码正弦条纹图中所...     

一种快速获取物体三维形貌和纹理信息的算法

提出了一种新的快速获取物体三维形貌和纹理信息的方法。利用数字投影仪将2幅彩色编码的正弦相移光栅图投影到被测物体表面,彩色相机捕捉经物体调制后的变形条纹图。提取RGB三基色,可获得包含物体高度信息及纹理信息的条纹图和背景光。对包含物体高度信息的条纹图用改进的2+1相移算法重构物体的三维形貌。物体纹理信息则通过对背景光进行彩色编码获得,利用纹理映射技术恢复物体纹理。计算机模拟和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

应用时域相位解包方法的三维形貌测量系统

设计一套基于时域相位解包方法的三维形貌测量系统 ,克服了传统解包方法中的误差传播效应 ,可以应用于复杂物体表面及复杂环境下的三维形貌测量。由计算机生成光栅并通过液晶投影仪投射到待测物体表面 ,用CCD摄像机采集图像并通过图像采集卡存贮到计算机中进行处理 ,实现了测量的自动化 ,完成一次高精度的测量仅需几秒钟时间。用两个特殊的人头像完成的实验证明了系统的优越性     

基于液晶显示投影技术的数字影栅云纹相移实现方法

影栅云纹是物体离面变形和表面形貌测量常用的一种比较简单的方法,用单纯的影栅云纹法即便在最好的光学系统配置情况下测量精度也只有1~100μm左右,在影栅云纹测试方法中引进相移技术是提高测量精度的主要手段。采用液晶投影仪和数字图像处理技术实现数字影栅云纹测量的准确数字相移,避免了在影栅云纹法中使用结构比较复杂或特制的相移机构。由计算机产生相移条纹图经液晶显示投影,应用实时图像灰度算术相减技术得到数字相移影栅云纹条纹图。该方法具有“基准栅”的栅距和相移步长实时可调,配置高速图像采集系统和图像后处理软件,可将相移技术引入动态测量中,从而提高动态测量的精度的优点。最后的悬臂梁实验结果证实了该方法的有效性。     

Modulation coding for pixel-matched holographic data storage

We describe a digital holographic storage system for the study of noise sources and the evaluation of modulation and error-correction codes. A precision zoom lens and Fourier transform optics provide pixel-to-pixel matching between any input spatial light modulator and output CCD array over magnifications from 0.8 to 3. Holograms are angle multiplexed in LiNbO(3):Fe by use of the 90 degrees geometry, and reconstructions are detected with a 60-frame/s CCD camera. Modulation codes developed on this platform permit image transmission down to signal levels of ~2000 photons per ON camera pixel, at raw bit-error rates (BER's) of better than 10(-5). Using an 8-12-pixel modulation code, we have stored and retrieved 1200 holograms (each with 45,600 user bits) without error, for a raw BER of <2x10(-8).     

Profile measurement of a moving object using an improved projection grating phase-shifting profilometry

3-D profile measurement of a moving object using a novel phase-shifting technique is introduced. Digital gratings with two steps phase-shifting are projected periodically onto a measured object surface. The deformed fringe patterns are captured by a frame CCD camera within a short exposure time. By synchronizing the projector and the CCD camera accurately, there is an overlapping part which is the same part of the object among three neighbouring frames. The length of an overlapping part can be controlled as one third of a frame length. Hence the intensity values at the same surface point modulated by three neighbouring gratings can be obtained, and its phase value can be computed by an improved phase-extracting algorithm. The profile of a specimen is detected by the proposed method. Experimental results demonstrate that this method is effective for the profile measurement of a moving object.     

Fringe contrast-based 3D profilometry using fringe projection

Quality-guided algorithm is a widely used method in phase unwrapping. This paper shows an accurate quality map based on fringe contrast for 3D shape measurement. Phase-shifted fringe patterns are projected onto an object surface by a programmable liquid crystal projector and recorded by a CCD camera. A wrapped phase map and a fringe contrast map are extracted from the deformed fringe patterns by the phase-shifting technique. Guided by the contrast map, the quality-guided unwrapping algorithm minimizes unwanted shadow and non-uniform surface reflectance effects and is able to retrieve a correct surface profile. Validity of the proposed method is tested on a fish model and a cutting tool specimen.     

On-line phase measuring profilometry based on phase matching

On-line phase measuring profilometry based on phase matching is proposed. While just one fixed sinusoidal fringe is projected on a measured object moving with the pipeline, deformed patterns modulated by the object moving at the same distance moment are captured synchronously by the CCD camera. The phase information of the object in those captured deformed patterns can be predicted using FTP method to assist the pixel matching so as to realize the point-to-point correspondence of the object in the captured deformed patterns. Meanwhile, the equivalent phase-shifting deformed patterns can be extracted. So the three dimensional shape of the object can be reconstructed successfully with an equal phase-shifting algorithm. Numerical simulation and experiments show feasibility and validity of the proposed method.     

结构光测量技术中的投影仪标定算法

详细介绍了投影机模型,并提出一种简单、高精度的投影仪参数标定算法,该算法将投影仪当作一个逆向的相机,使用一块带有圆形标志点的平面标定板对投影仪进行标定.标定过程中,使用两组不同方向的光栅图像建立投影仪图像和相机图像的对应关系,从而得到投影仪标定所需的图像数据,将投影仪标定转化为成熟的相机标定,然后使用相机标定算法对投影仪进行高精度标定.实验结果表明,所提议的投影仪标定算法操作过程简单,标定精度可达0.312 pixel.     

基于单幅数字散斑投影及图像相关的离面振动测量

采用单幅数字散斑图投影及高速数字图像采集技术,研究了动态离面位移的测量。采用商用液晶投影仪将计算机产生的模拟散斑图投影到待测动态变形物体表面,由高速数字图像采集设备摄取并保存变形散斑图,采用时间序列数字图像相关软件计算出物体表面各点随时间变化的离面位移。这种方法用于振动分析时不仅可以获得振型分布,而且还可以获得各点的振幅值。与现有的激光频闪照相测振及激光多普勒测振等方法相比,具有光学系统简单,可全场定量测量。悬臂梁振动实验结果证实了该方法的有效性。     

基于折线采样的高分辨率成像系统设计

针对现有的提高线阵电荷耦合器件(CCD)成像系统的图像空间分辨率的方法存在的不足,提出了一种新的采样模式,并设计了一种高分辨率成像系统。该系统利用两个相同的线阵CCD相机进行特定的空间排列,即使得相机1和相机2的CCD阵列都倾斜θ来进行扫描取像,并利用图像校正和像素插值等图像重建方法,得到高分辨率的图像。实验结果表明,倾斜角取60°的情况下,相对于单个线阵相机在θ=0°的正常采样模式下得到的采样图像,图像的空间分辨率提高了1倍,且保持了成像的视野不变。本系统工程上实现简单,十分经济且便于维护,仅利用现有的成像装置即可获取更高分辨率的图像。     

格雷码与六步相移编码融合的三维结构光学测量方法

编码结构光技术是一种获取复杂目标三维结构的典型测量技术,其将编码后的结构光图案投射到待测物体表面进行调制、采集,并通过解码计算三维面形数据,可见编码方法是结构光三维测量技术的核心问题。然而,通用的格雷码编码方法和六步相移编码方法都存在一定缺陷,为此,以获取物体的高精度三维点云数据为目标,提出了一种融合格雷码与六步相移的结构光技术。首先,将格雷码结构光设计为7幅黑白相间的条纹周期图像,并通过投射角度解码操作将图像划分为多个区域;然后,设计六步相移结构光为6幅具有相位差的余弦周期图像,通过相位解包裹操作将每个子区域细分到单个像素单元;最后,融合以上两种编码结构光解码值,计算图像内每个空间点的绝对相位信息。仿真实验与实际测试实验显示,与传统六幅莫尔条纹结构光技术相比,融合结构光技术计算量较小,同时也克服了单独使用格雷码或相移技术所存在的问题,能够以较高精度获取物体目标的三维结构细节,为基于结构光的双目三维扫描系统提供一定理论依据。     

Image fusion by color texture extraction

In this paper, we present a method to extract shape and color information simultaneously of a colorful object by projecting sequentially sinusoidal fringe patterns onto object's surface. Distorted fringe patterns are captured by digital CCD color camera. It is applied the phase shifting method to evaluate the phase of the projected fringes. We obtain both topography details and color texture information.