多阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法

深度学习的应用简化了数字条纹投影三维测量的过程,在传统数字条纹投影三维测量技术条纹投影、相位计算、相位展开、相位深度映射的流程中,研究者们已经成功证明了前三个环节以及整个流程结合深度神经网络的可行性。基于深度学习,PDNet (Phase to Depth Network)神经网络模型被提出,用于绝对相位到深度的映射。结合多阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法,通过分阶段学习方式依次获得物体的绝对相位与深度信息。实验结果表明,PDNet能较准确地测量出物体的深度信息,深度学习应用于相位深度映射步骤具有可行性。并且,相较于直接从条纹图像到三维形貌的单阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法,多阶段深度学习单帧条纹投影三维测量方法可以明显提升测量精度,仅需单帧条纹图像输入即可获得毫米级测量精度,且能适应具有复杂形貌物体的三维测量。     

A 3D measurement method based on multi-view fringe projection by using a turntable

In order to get the entire data in the optical measurement, a multi-view three-dimensional (3D) measurement method based on turntable is proposed. In the method, a turntable is used to rotate the object and obtain multi-view point cloud data, and then multi-view point cloud data are registered and integrated into a 3D model. The measurement results are compared with that of the sticking marked point method. Experimental results show that the measurement process of the proposed method is simpler, and the scanning speed and accuracy are improved.     

彩电图像锐度调整及水平轮廓较正电路

分别给出了一种新型大屏幕彩电延迟型边缘锐度调整和水平轮廓正电模型，论证了实现图像边缘锐度调整和水平轮廓校正的可行性，分析了延迟时间对勾边效果的影响。     

改进的双频几何约束条纹投影三维测量方法

双频条纹投影已经广泛应用于三维形貌测量,然而其相位展开的准确性受噪声影响较大。文中提出了一种改进的双频几何约束条纹,通过提高低频相位的频率,有效地提升了相位展开的鲁棒性。在三维测量过程中,首先,利用五步相移算法计算出双频条纹的高频相位和低频相位。然后,利用几何约束方法展开低频相位。最后,采用双频算法展开高频相位,进而重建出物体的三维形貌。仿真和实验结果均表明,相对于传统双频条纹,改进的双频条纹具有更高的鲁棒性和适用性。     

基于肤色的眼睛轮廓自动提取新方法

眼睛作为人脸识别最重要的生物特征之一,具有高稳定性、不易复制性和可区分性等特点,其特征提取是人脸图像检索的关键环节,通常对眼睛特征的描述主要依据视觉感知,面对由于模糊描述而无法实现量化处理的难题,提出了一种基于肤色的人眼轮廓自动提取新方法。该方法分为四步:首先,提取人脸彩色图像并将其从RGB色彩空间变换到YCbCr色彩空间;其次,通过肤色非线性空间映射进行人脸区域定位处理;然后,采用大津法实现人眼区域分割;最后,通过色度信息以及形态学处理方法提取眼睛轮廓。实验表明:该方法能够精确提取人眼轮廓,提取率为99%以上,提取时间小于1.75 s。     

3D形貌测量中一种基于主成分分析的单帧投影栅算法

将主成分分析(PCA)引入投影栅形貌测量中,提出 了一种基于PCA的单帧投影栅算法。由计算机生成正弦条纹图,利用DLP投影仪投影到 被测物体表面,由CCD相机采集受物体 形貌调制的畸变条纹图并保存在计算机中进行处理。首先由采集的变形条纹图构成5帧 空域相移图;然后将多帧相移条纹图分解成不相关的主成分,由第1和第2主成分利用反正 切函数计算得到变形条纹相位信息;最后根据条纹相位的单调性,采用聚类分析法确定相位 全局符号。实验结果表明,本文算法无需确定相移量就可直接解调出与物体形貌对应的相位 数据,运算速度快,测量精度高,适用于在线三维形貌测量。     

应用于显示器件的动态肤色校正方法

基于输入图像中需要调整的肤色区域动态地移向特征肤色区域的图像动态肤色校正方法,提出了一种适用于显示器件中硬件实现的动态肤色校正简化模型,进而设计实现了实时动态肤色校正电路,并将其应用于100 cm彩色交流等离子体显示器(AC PDP)中进行验证。仿真及实验结果表明,本文提出的实时动态肤色校正方法能够使得校正后的输出图像中皮肤颜色显得更加自然生动,更趋近于人们对肤色的先验理解,从而有效地提高了AC PDP的彩色再现能力。     

Phase unwrapping based on deep learning in light field fringe projection 3D measurement

Phase unwrapping is one of the key roles in fringe projection three-dimensional (3D) measurement technology. We propose a new method to achieve phase unwrapping in camera array light filed fringe projection 3D measurement based on deep learning. A multi-stream convolutional neural network (CNN) is proposed to learn the mapping relationship between camera array light filed wrapped phases and fringe orders of the expected central view, and is used to predict the fringe order to achieve the phase unwrapping. Experiments are performed on the light field fringe projection data generated by the simulated camera array fringe projection measurement system in Blender and by the experimental 3×3 camera array light field fringe projection system. The performance of the proposed network with light field wrapped phases using multiple directions as network input data is studied, and the advantages of phase unwrapping based on deep learning in light filed fringe projection are demonstrated.     

一种基于相移技术的三维轮廓检测方法

光学三维轮廓检测技术在工业生产控制与检测、医学诊断和机器人视觉等领域正占有越来越重要的地位.提出了一种将莫尔投影法与单片机控制的相移技术相结合的物体表面三维轮廓测量方法,有效地实现了物体表面三维轮廓的高速、自动高精度测量.     

基于双线投影与线面约束的3D扫描测量系统研究

将双目传感器和线结构光有机地结合到一起,设计了一套能够对大尺寸被测物进行无导轨三维扫描的测量系统。通过标定实现双目传感器与结构光传感器坐标系的统一。提出了一种双线投影模型,实现了双目标记点的立体匹配和标记点传感器坐标的测量。设计了基于线面约束的结构光测量模型,实现了物体表面光条三维信息的获取。采用空间几何相对不变性原则实现标记点传感器坐标和世界坐标的全局匹配,进而确定在测量位置处传感器坐标系与世界坐标系的转换关系。最终将传感器实时扫描测量的物体表面的三维点云数据转换到世界坐标系下,实现对被测物三维的扫描测量,工作距离下扫描测量精度优于0.08 mm。     

脚型三维曲面测量技术

提出了一种新的三维曲面测量方法,利用激光片光对脚进行光切,在脚的某一个截面上形成封闭光带,用3个CCD摄像机对截面光带成像,可一次获得脚的某一个截面的二维轮廓信息,再沿光切面的垂直方向步进测量,经CCD摄像机像面和光切平面之间的空间映射变换后可得到脚的整个三维曲面信息。     

条纹投影用于不同景深物体的三维测量

条纹投影轮廓术（Fringe Projection Profilometry, FPP）由于其非接触、测量精度高等特点被广泛应用于缺陷检测、逆向工程、计算机视觉等领域中。然而,传统的FPP单次测量只能获得有限景深范围内的被测物体的三维轮廓,无法完成视场范围内不同景深的多个被测物体的同时精确测量。文中在传统FPP系统的基础上增加两面反射镜和两个三棱镜,搭建了一种镜面辅助的FPP系统。所提出的方法能将摄像机不同景深范围内的被测物体转换到同一景深范围内,从而实现不同景深的多个被测物体的三维轮廓高精度测量。实验通过6层标准石膏阶梯模型验证了景深对三维轮廓测量结果的影响;同时分别采用传统FPP和提出的FPP系统对不同景深范围内两个标准乒乓球同时进行了轮廓测量,传统FPP测得的摄像机聚焦点处和未聚焦的乒乓球的拟合半径相对误差分别为2.9%、34.3%,而镜面辅助的FPP测得的相对误差分别为2.7%、5.3%。结果表明:文中提出的方法能补偿由于景深引起的误差,从而验证了该方法在不同景深物体三维测量中的可行性。     

条纹投影动态3维测量中相位高精度估计

为了提高条纹投影动态3-D形貌测量精度, 采用加窗傅里叶分析辅助相移的方法来减小运动导致的相移误差。首先采用加窗傅里叶分析法估计变形条纹间的实际相移量, 然后采用最小二乘法估计出变形条纹的高精度相位分布, 最后由估计的相位计算得到场景3维形貌。理论分析了物体运动对相移量的影响, 通过仿真研究了所提方法的相移量估计精度, 并搭建了实验系统进行验证。结果表明, 实验中采用所提方法的相位恢复精度达到0.1673rad, 比现有方法有明显提高。该方法用来提高条纹投影动态3-D形貌测量中相位精度是有效的。     

三维伪装背景颜色特征提取方法的研究

针对伪装背景勘察中快速精确地获得客观的三维背景特性的要求,采用了快速获得伪装背景三维点云数据的扫描方法,通过对点云数据预处理(数据拼接、颜色聚类),并对背景三维信息进行基于曲面面积的数据分析得到反映客观的三维数据颜色直方图,据此设计出获得符合背景的迷彩图案,结合某军事伪装试验场进行三维伪装背景颜色特征提取研究,实验证明本研究方案为伪装迷彩图案设计提供了客观可靠的数据支持。     

三坐标测量机测量曲面的三维绘图法

介绍和分析了在三坐标测量机上测量曲面解决探头半径引起测量误差的几种常用方法,并提出用三维设计软件,处理三坐标测量机测量曲面的数据。消除了三坐标测量机探头半径引起的测量误差,提高了精度。探讨了三维绘图精度对测量精度的影响。     

基于目标轮廓自动校正的激光反射层析成像投影配准方法

激光反射层析成像（Laser Reflective Tomography Imaging,LRTI）技术具有分辨率与距离无关的特点,在空间目标遥感中具有广阔的应用前景。在目标图像重构之前,多角度回波投影数据需要与目标旋转中心对齐,这就是投影配准技术。本文提出了一种基于目标轮廓自动校正的投影配准方法,实验结果表明,该方法易于实现对简单目标旋转中心的自配准,能有效减少激光脉冲发射和探测器接收的随机抖动等造成的干扰,解决了图像模糊的问题,是一种LRTI多角度回波配准的新思路。     

A hybrid projection method for analysis of waveguide arrays with protruding dielectric elements: A 3D problem

The method proposed for solution of 2D problems is extended to solution of a 3D problem for an array of circular waveguides with protruding cylinder-conical dielectric rods. The transverse electromagnetic field in the domain containing the rods is expanded into a series of vector functions of a Floquet channel. The series contains variable coefficients whose values are determined from solution of a system of ordinary differential equations derived upon projection of the Maxwell equations onto the same vector functions. The differential equations are transformed into algebraic equations via application of a 1D finite-element method and matching of fields with waveguide and spatial harmonics on the boundaries of this domain. The results of numerical solution of the obtained algebraic system are used for calculation of the array characteristics, which are compared to the data published in the literature and the experimental results available for several particular cases.     

一种改进的三坐标雷达测高方法

针对三坐标雷达双波束测高精度低及高度突跳问题,提出四波束测高方法,该方法在满足信号处理能力的情况下,采用四波束测量,利用回波幅度较大的两个波束进行仰角测量。用雷达设备进行实际测飞实验,测飞结果表明,该方法可以有效地提高测高精度,改善高度突跳现象。     

立体视觉测量系统中三维拼接技术的研究

为了扩大立体视觉测量系统的测量范围,实现大型工件的高精度测量,提出了一种基于控制网的三维拼接方法。通过在被测工件四周设置辅助测量控制点,基于单位四元数法建立测量控制网,并采用Levenberg-Marquardt(LM)优化算法对测量控制网的测量精度进行优化,通过测量控制网将系统在不同测位获取的测量数据转换到整体空间坐标系下,获得全局测量数据,实现测量数据的三维拼接。实验结果表明,此方法不仅扩大了测量范围,而且提高了大型工件的测量精度。     

复杂反射率物体三维测量方法研究

针对复杂反射率物体在三维测量中,激光条纹图像曝光程度差异问题,提出一种自适应多曝光获取三维点云的方法。该方法根据所研制采集系统的成像原理,拟合出视觉传感器成像函数。将初始条纹几何中心反射率突变点设为基准点,并对复杂反射率物体上的条纹信息按基准点进行分段采集;根据各分段区域反射率均值计算相应自适应曝光参数;按基准点融合所采集的激光条纹信息。测量平台采用步进运动,实现物体整体扫描。应用二次拟合重心法提取条纹中心坐标,生成三维点云信息。经实验验证,自适应曝光准确率高于90%,条纹能量集中度大于5,三维点云均方根误差低于0.3 mm,该测量方法有效解决了条纹图像过曝光或欠曝光问题,可在动态下实现复杂反射率物体三维测量。