结构光三维测量中相位技术的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文结构光三维测量中相位技术的研究姓名：陈罡申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：赵毅20040101上海交通大学硕士学位论文摘要结构光三维测量中相位技术的研究摘要在反向工程中准确快速完备地获取实物的三维几何数据即对物体的三维几何形面进行三维离散数字化处理是实现反向工程的重要步骤之一本文研究内容是结构光三维测量系统研制项目中的子课题在这个三维测量系统中应用了立体视觉的原理采用了结构光投影光栅的主动测量与双目立体视觉的被动测量相结合的方法能根据被测物体表面在两个具备一定空间关系的相机上所成二维图像的不同恢复出物体表面的三维形状在这种测量方

2、法中找到图像的匹配点即找到物体表面同一点在两相机上所成的不同像点对于该点坐标的计算至关重要本项目从相位测量轮廓术受到启发提出了相位约束与外极线约束相结合来确定图像匹配的方法本课题的任务就是对相位的求解和相位的展开进行研究以获得二维图像上的真实相位分布在相位求解的研究中本文分析了相位测量轮廓术中相位求解的相关理论通过研究不同相位求解方法的优缺点确定了四步相移法的求解思想并给出了实现该思想的方法对其中噪音产生的相位求解误差采用了光栅图像预处理和相位图像后处理的方法加以消除最后对平面和一般曲面的相位求解进行了实验验证在相位展开的研究中本文阐述了传统的相位展开原理和相位展

3、开方法分析了产生相展开误差的原因在此基础上摒弃了原有的仅仅依据原理相位图进行相位展开的思想将空间编码光的方法引入了相位展开领域编码过程中采用了Gray编码的方法代替了二进制编码减少了像素点处于编码边缘的概率解码过程中提出了动态阈值进行图像二值化的方法针对解码周期与原理相位周期不完全吻合的情况提出了监控像素点相位周期和解码周期并利用原理相位周期的准确性调整解码周期的方法使得原理相位的突变同解码周期的分布保持一致从而使得真实相位的分布具有了连续性对平面和一般曲面的相位展开实验表明这样的相位展开方法是可行的文章的最后介绍了整个测量系统的设计并基于上述的相位求解和相位展开

4、理论对一般曲面和复杂曲面进行了实测测量结果表明将本文所述的相位求解和相位展开方法应用于该测量系统是可行且有效的关键词反向工程三维测量图像点匹配相位求解相位展开I上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHONPHASETECHNOLOGYOF3-DMEASUREMENTWITHSTRUCTUREDLIGHTABSTRACTHowtoobtainthe3-Dgeometricaldataquickly,correctlyandfully?Thisproblemisoneofthemostimportantstepstorealizethereversee

5、ngineering.Thisthesisbasesonthesub-projectoftheresearchonthemachinefor3-Dmeasurement.Thesystemfor3-Dmeasurementappliesthetheoryofthestereovision,bycombiningthemethodoftheactiveandpassivemeasurement,whichcangetthe3-Dshapeoftheobjectaccordingtothedifferent2-Dimagethattheobjecthadshadowe

6、donthetwoCCDcameras.Inthissystem,themostimportantthingistofindtheconjugatedpointsinthetwoimagesthatthesamepointshadowedondifferentcameras.Thisprojectisillumedbythephasemeasurementandraisesamethodcombiningthephase-restrictionandtheepipolar-restriction,whichcanmatchtheconjugatedpointsfr

7、omthedifferentimages.Thetaskofthisthesisistogetthedistributingoftherealphasebysolvingthephaseandunwrappingit.Inphaseresolution,byanalyzingthecharacteroftheexistingmethodsforphaseresolution,weconfirmthemethodof4-stepphase-shiftingandgivetheroutetorealizeit.Inordertoreducetheinfectionof

8、theno