传送带物体线结构光三维扫描成像系统的位移标定方法研究

在对传送带上物体进行三维扫描成像过程中,位移标定方法的便捷性、准确性对于最终的成像精度和效率有非常重要的影响,但传统的位移标定方法需要已知位移平台或者传送带的运动速度或严格控制两次标定图片中标定板之间的精确位移,使得标定过程较为复杂。论文提出了一种专门用于传送带上物体测量的线结构光三维扫描成像系统的位移标定方法。只需要采集一系列标定板随传送带移动的位移标定图片,从中提取两张帧数间隔大于1的图片并记录对应的帧数,即可对单帧位移进行标定。介绍了该标定方法的基本原理和实现方法,搭建了线扫描单目成像系统,并对双阶梯型精度块进行了三维重建。实验结果表明,方法原理简单,操作便捷,测量速度更快且重建误差小于0.3mm,适用于以传送带作为主要运输工具的各个领域的实时三维测量。     

反射光干扰下的格雷码结构光三维测量方法

在使用结构光进行三维重建与测量的过程中,为避免物体表面的反射光产生噪声干扰,导致错误的三维测量结果,提出一种在三维扫描系统中用于防止反射光干扰的投影补偿算法,利用高空间频率投影图案的概念,对场景中被反射光干扰的点进行去噪。再用统计分析算法对点云数据进行去噪、反馈并得到投影图的掩码图案,经过多次投影补偿后得到场景的三维点云数据。通过自行搭建的格雷码结构光三维扫描系统对实物场景进行扫描重建。实验表明该系统对于反射光的干扰具有较好的鲁棒性,且投影数量减少,验证了算法及系统的可行性。     

具有等腰三角形齿结构的线性结构光编码的三维面形测量技术

对具有等腰三角形齿结构的线性结构光编码的三维面形测量技术(LCP)进行了研究,给出了相位测量原理及公式,并通过对人头石膏模型的实测验证了这种测量方法是实用可行的.     

基于光孔阵列的集成成像三维显示方法

集成成像较小的再现深度一直都限制着集成成像的发展和应用,针对此问题提出了一种增大集成成像再现深度的方法。该方法在微透镜阵列与显示屏之间附加一个光孔阵列,利用光孔阵列限制显示屏上像素发出光线的发散角,从而有效地增大集成成像的再现深度。对集成成像的再现原理进行了深入分析,讨论了光孔直径与集成成像再现深度的关系。采用ASAP光学模拟软件对所提方法和传统方法进行了模拟对比实验,实验结果显示当光孔直径占透镜元节距的64%时,所提方法的再现深度是传统集成成像再现深度的1.5倍,实验结果验证了理论推导的正确性。     

基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究

结构光动态三维测量能够实现运动或者变形物体型面重构。将6色3次伪随机条纹序列的色彩信息溶入亮度呈余弦周期性变化的数字栅线图中,构成彩色栅线空域编码图案。图像解码采用仿视觉过程。在直觉处理阶段,通过亮度峰值与对应的色彩信息来实现周期划分;在专注处理阶段,通过局部亮度变化关系来进行空域解相。实验结果证明,测量系统只需投影单幅图案即可实现物体形貌的三维重构,可满足动态测量的要求,结合亚像素匹配可保证一定的测量精度,能形成多分辨率测量。     

基于相移结构光照明的浮雕成像技术研究

详细介绍了一种基于相移结构光照明的浮雕成像技术,对该成像技术的原理和成像特性进行了实验研究,并采用相移结构光照明的方法实现彩色浮雕成像。实验中,将多幅相移正弦条纹光场斜投射到被拍摄物体上,数码相机依次拍摄被照明的物体,再利用拍摄到的多幅相移图像,通过计算的方法重建出所需要的图像。理论分析和实验结果表明,相移结构光照明成像技术能有效地消去环境不均匀光照的影响,获取的反射率分布图像只与结构光照明有关,突显了斜投射照明所形成的阴影,图像的明暗变化反映出物体表面的法线变化,因而在视觉上形成了明显的浮雕效果。     

结构光三维测量系统中投影仪标定技术研究

投影仪标定是单摄像机单投影仪结构光三维测量中的基础。采用双面标定块实现投影仪的标定。标定块正面为黑底白色圆点图案,通过Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。背面为反射率均匀的白色平面,由投影仪投影双方向高亮度的直线来生成特征点。针对特征点三维坐标难以确定的问题,采用了两种方法:一是依靠摄像机标定结果;二是结合正面圆点图案,利用交比不变性获取更多的有效输入数据。标定设备简单,操作方便。实验结果证明具有较理想的标定精度。     

基于相移的彩色结构光编码三维扫描技术

在物体三维轮廓扫描中,被动式双目立体视觉方法对表面特征不明显的物体难以获取足够的三维信息,针对这一问题,基于双目立体视觉原理,结合主动视觉中结构光投射方法,提出了基于相移的彩色结构光编码方法。该方法将四种颜色按照全排列的相关性质编码产生彩色光栅投射在被测物体表面,依据光栅相位移动增大光栅密度,结合极线约束实现立体匹配,最终获取物体三维数据。结果表明使用该三维扫描技术得到的三维曲面符合原物特征,特别适用于物体三维轮廓的致密测量。     

三维成像中相位级次自编码的相位测量方法

提出一种相位级次自编码技术的相位测量方法.与传统的相位测量技术不同,该方法利用截断相位的微分值作为编码通道,完成对各条纹级次的编码.构造的代码序列总长度为投影条纹的周期数,每个周期作为一个码元,由相邻若干码元构成一个代码子序列.相位计算后,根据截断相位的微分信息,可以提取出各周期及其码元值,通过在设计的代码序列中进行代...     

结构光三维物体面形实时测量系统

本文基于结构光投影方法提出了一种新的三维物体面形重建方法,并建立了三维物体面形实时测量系统,系统用硬件电路实现结构光峰值提取,然后由软件对畸变光条峰值分布进行总体面形拟合处理。处理中,可以获得物体在视场内附加了一个倾斜面的三维物体面形分布。物体实际面形可以通过减去这个附加倾斜面而获得。     

结构光照明超分辨光学显微成像技术与展望

结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy,SIM)通过结构化照明在频率域以空间混频的方式将物体高频信息载入光学系统的探测通带内实现突破衍射极限的超分辨光学显微成像。SIM凭借其较低的激发光强、对荧光染料的非特异性需求以及快速的宽场成像优势已成为活细胞超分辨光学显微成像方面应用最多的技术。本文系统回顾了SIM的技术进展,对SIM的基本原理与实现方法进了详细的分析,重点介绍了本课题组研发的基于光谱分辨的单光子激发超分辨显微镜和结合自适应光学的双光子激发超分辨显微镜这两种最新的SIM技术,最后简要讨论了SIM技术在生物成像中的应用及未来发展方向。     

数字投影三维数字成像的并行DSP实现

提出一种基于数字白光投影的三维数字成像嵌入式DSP处理系统.该系统根据时序变频条纹投影原理,利用TMS320DM642定点DSP和FPGA硬件电路以及多线程软件技术实现了条纹编码、编码图像采集和条纹分析的流水线处理过程.为了提高相位解调算法的速度,使用软件流水对其进行了优化.对于512×512像素图像,五步相移时的条纹图处理速度可达到39.7 fps,能满足快速条纹图处理的要求.测量实验表明,该系统可以实现快速、准确的三维轮廓测量.     

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     

基于光时分复用技术的高速成像系统

提出了一种基于光时分复用技术的高速成像系统。飞秒激光器中心波长1557 nm,脉冲宽度90 fs,对USAF-1951分辨率板线性扫描成像,扫描频率为38.88 MHz。在连续时间序列编码放大显微成像技术的基础上,运用光时分复用技术,复制光脉冲信号并携带检测物体相同的空间信息。原光脉冲和复制光脉冲以相同的采样率分别采样,通过相应的数据处理将两次采样数据整合在一起还原图像。实验结果表明,与传统的超快成像方法相比,成像系统利用10 GHz的数字采样设备可以达到20 GHz的采样率,采样点数是传统超快成像方法的两倍。该方法有效克服了成像系统采样率不足的问题,提高了成像系统的空间分辨率。与此同时,该系统算法复杂程度不高,有利于进一步促进超高速成像技术的发展。     

基于声透镜的三维光声成像技术

基于声透镜的光声成像系统中, 由样品的光声压分布等效样品的吸收分布, 进行光声像重建, 但之前的这种等效是一种近似, 理论上并不准确. 本文阐述了声透镜三维光声成像的基本原理, 揭示了声透镜像面上光声压信号的时间分布与样品轴向吸收分布之间的关系; 提出用积分法和希尔伯特变换提取光声信号瞬时值法, 解调样品吸收系数分布并重建光声像; 实验上, 对不同样品分别用积分法和希尔伯特变换法获取样品的吸收系数, 重建光声像的横向和轴向分辨率均约为1 mm, 实现了真正的三维快速光声成像.     

嵌入式三维数字成像系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。     

超声三维成像技术

1 三维成像 从二维空间向三维空间发展，可以获取组织器官的立体结构和病理特点的信息，这对于病变的诊断和定位是十分有用的．自20世纪90年代初推出全数字化技术以来，在10多年期间，该技术已成为现今超声诊断系统最先进的平台．目前三维超声成像主要采用适合于二维B超和彩色多普勒血流图的体元成像．因为体元成像有表面成像和透明成像两种形式，还可加入旋转方式显示，更增强立体感．     

结构光三维成像系统的计算机仿真

基于相位测量轮廓术和摄像机模型,提出一种结构照明三维成像系统的高精度计算机仿真算法。对于给定的物体三维模型,首先根据系统结构,采用Z缓冲技术消除遮挡和阴影部分,得到与摄像机像素点对应的物体表面采样点三维坐标,再使用统一的数学模型和方法处理投影过程。根据摄像机及投影仪的内、外参数,最终得到了摄像机像素点、物体表面采样点和投影仪像素坐标三者之间的对应关系,从而实现了结构照明三维成像系统仿真。为实际系统的结构设计、调整和参数校正提供了参考。     

多噪声背景下光码分多址多用户干扰的抑制

针对光码分多址(OCDMA)的多用户干扰问题, 研究采用APD光电检测器的系统中存在多种噪声情况下, 基于最大值判决的光码分多址并行干扰抑制方法的多用户干扰抑制效果。阐述了其工作原理, 即在发送端对比特“0”和比特“1”分别使用一个地址码和它的移位变形进行映射, 以避免发送比特“0”时无光脉冲通过, 实现并行干扰抑制; 接收端判决电路采用最大值判决, 以避免门限判决所引起的误判, 进一步减小多用户干扰。系统采用光正交码作为地址码, 分析推导了系统的误码率表达式。根据所得的误码率表达式, 进行了数值仿真并与其他多用户干扰抑制方法进行比较。仿真结果表明, 本方法对多用户干扰的抑制作用与系统用户数和码重有关; 与引入双硬限幅器方法、多比特传输方法的多用户干扰抑制作用相比, 抑制效果要优于多比特传输的方法; 当接收功率较低时, 该方法优于引入双硬限幅器的方法, 因此可以有效的抑制多用户干扰。