基于数字投影的快速三维形貌测量技术研究

《基于数字投影的快速三维形貌测量技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、⑨⋯DOCTOR雠ALDI丈SS⋯博士学位论文基于数字投影的快速三维形貌测量技术研究论文作者：吴珂指导教师：杨宗凯教授习江涛／刘三女牙教授学科专业：教育技术学研究方向：智能软件与知识服务国家数字化学习工程技术研究中心华中师范大学教育信息技术工程研究中心2013年5月DissertationResearchonFastDigitalProjectionbasedThr‘,,edime"dFringPattelree-dimensionalrinsearternProfilometryTechniquesByKeWuSupervisor：ProfessorZon

2、gkaiYangProfessorJiangtaoXiandSanyaLiuSpecialty：EducationalTechnologyResearchArea：IntelligentSystemandKnowledgeServiceNationalEngineeringResearchCenterforE--LearningEngineeringResearchCenterofEducationInformationTechnology，CentralChinaNormalUniversityMay，2013华中师范大学学位黼创性声明棚授权说明原创性声明

3、本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：鼋翰禾J日期：p哆年毛月、9学位硷文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分

4、内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。嚣磊翘巨?，日期：沙D年e∥{日，j，导师签名：旱期．钞17≯6月1日本人已经认真阅读“CALLS高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交规定享受相关作者签名日期：驷吩，射气，的，7／掣缈舭趔彳拍篓嚣篓舭。癣德《㈨麒％微鳓柏械：澎⑧博士学位论丈DOCToRALDISSERn叮ION摘要数字条纹轮廓技术(DigitalFringePat

5、ternsProfilometry)是近年来十分流行的一种非接触式三维形貌重建技术，它能以较低廉的光学、电子和数字硬件设备为基础，以较高的速度和精度获取和处理大量的三维数据，因此被广泛地应用于工业制造与检测、医疗工程、国防安全、考古和娱乐等诸多领域。DFPP技术的思想是采用特殊设计的结构光条纹投影到物体表面上，然后通过提取反射的条纹图像中变形条纹的信息获取物体的三维形貌。最初的结构光条纹是由特殊的光学和机械系统产生的，而近年来，随着数字投影技术的飞速发展，数字投影仪凭借着其低成本和简单实用的优点，被广泛应用于基于结构光的三维形貌测量技术，也就是现在的数字条纹

6、轮廓术。然而，现有的DFPP技术在测量精度和速度方面都还不能满足一些实际应用的要求，这也使得DFPP技术还有很大的发展空间。本文对基于数字投影的三维形貌测量技术中的强度比计算、强度比展开和强度比到高度的映射等关键问题进行研究，并搭建一个低成本、高精度、快速的数字条纹三维形貌测量系统。在数字条纹形貌测量中，主要有基于相位的和基于强度比的两类形貌测量方法。本文从相位和强度比的获取、相位和强度比的展开、相位和强度比到高度的映射几个方面，简单的介绍了几种主流的数字条纹形貌测量算法，并比较了两类算法的优缺点。基于强度比算法的优点是处理条纹图像的速度快，但是这类算法的测

7、量精度多少都会受到环境背景光和物体表面反射率的影响。基于相位的算法中，相移法(PSP：PhaseShiftingProfilometry)是最常见和高效的算法，它不受背景光和反射率的影响，测量的精度比采用同数量条纹图像的强度比方法要高，但是PSP算法在计算相位的时候，需要计算反正切函数，这样在条纹图像处理的速度上没有仅做四则运算的强度比方法快。此外，这两类方法都没有很好的解决投影仪非线性失真的问题，而非线性失真是影响测量精度的主要误差来源之一。为了设计一种快速而且高精度的三维形貌测量算法，本文提出了一种基于多步三角波的位移估计算法，该算法是基于三角波的强度比

8、计算和空间位移估计算法的。与现有的三角波强度比方法比