辅助参考线的光栅投影轮廓测量系统及标定方法

提出一种新的光栅条纹投影轮廓测量术系统标定模型,新模型不要求投影装置和成像系统的光心连线与参考面平行、成像系统的光轴垂直于参考面及投影装置和成像系统的光轴相交。基于该模型得出了新的相位高度映射关系,其待定系数与成像点的坐标无关。实际测量中只需2个高度不同的标准块便可以求得待定系数。对4个标准块进行高度测量,得到的最大相对误差为0.6%。实验证明:该标定方法简单有效,提高了系统标定的可操作性和测量精度。

在进行大视场相位测量轮廓术系统参量标定时需要大的标定平面和精密移动台,由于携带不方便,不易进行现场标定。提出了一种用于相位测量轮廓术系统参量的高精度、现场标定方法,采用一块较小的平面标定靶在有效测量体积内不同位置多次摆放,以获取密集的数据点。先标定出摄像机的内参量和外参量,再指定一个全局参考平面和若干辅助参考平面,然后在图像平面上分区计算出每个位置标定靶上每点相对辅助参考平面的高度差和相位差,最后应用极大似然估计法估计出相位高度映射参量。实验中平面高度测量的标准偏差达到0.0433mm。这种方法只需要较小的平面标定靶,标定过程方便、精度高,完全适合大视场三维测量相位测量轮廓术系统现场标定要求。

研究了一种线性周期编码光栅的三维轮廓术，其中采用了两个相位相反的线性周期变化的光栅光场和一个均匀光场，对被测物体进行三次采样。在获得物轮廓的同时，又获得了物体的表面纹理。当背影光很暗时，经过两次采样即可获得物体的三维轮廓。通过理论分析，采用相位相反的线性周期光栅光场与相位相差１／２周期的线笥周期光栅光场相比，检测粗度可以提高近１倍。

研究了一种线性周期编码光栅的三维轮廓术，其中采用了两个相位相反的线性周期变化的光栅光场和一个均匀光场，对被测物体进行三次采样。在获得物体三维轮廓的同时，又获得了物体的表面纹理。当背景光很暗时，经过两次采样即可获得物体的三维轮廓。通过理论分析，采用相位相反的线性周期光栅光场与相位相差１／２周期的线性周期光栅光场相比，检测精度可以提高近１倍。

相位测量轮廓术(pmp)是目前众多光学三维测量方法中比较成熟可靠的一种,其系统标定包括z和(x,y)坐标标定。在借鉴传统标定方法优缺点的基础上,提出了一种基于bp和rbf神经网络结合的pmp系统面内标定新方法,该方法将黑白棋盘图案在有效视场内沿世界坐标系z轴多次放置,获取数据样本。在bp网络对数据样本进行训练和仿真后,利用rbf网络对误差数据进行训练和测试。实验中,bp网络训练步数仅为21步,rbf网络测试样本的平均距离误差仅为0.008mm,此方法具有较高的标定效率和标定精度。

在将两个摄像机对同一坐标系(全局坐标系)标定的基础上,提出了距离数据及纹理的融合方法。以调制度为模板确定摄像机视线重叠区和数据空洞,在全局坐标中摄像机视线重叠区内根据单位面积采样点数序号最接近原则选取一定尺寸的区域作为数据拼接区。并且考虑在重叠区内一方数据有空洞时的补洞方法,将空洞边界相似放大后,新边界和原边界构成的重叠区域作为数据拼接区。在数据拼接区内将两边的数据以到拼接区中心线距离为权重进行加权平均,实现了数据平滑过渡。实验表明该方法是有效的,为数据融合提供了新途径。

为收集整理我国不同人群的五官头颅特征数据,开发一个计算机辅助轮廓测量系统。系统首先对图像进行预处理,利用面绘制技术重建三维头颅模型;然后在模型表面选取特征点作平面求交获取轮廓剖面,通过几何变换方法实现剖面由三维空间到二维空间的映射;最后采用边界跟踪技术提取外缘轮廓坐标集,并根据应用需求对轮廓参数进行标记与测量。实验结果表明:该系统能有效地实现三维头颅模型的轮廓参数测量,并直观、精确地反映五官头颅实际的形态特征。

为收集整理我国不同人群的五官头颅特征数据,开发一个计算机辅助轮廓测量系统。系统首先对图像进行预处理,利用面绘制技术重建三维头颅模型;然后在模型表面选取特征点作平面求交获取轮廓剖面,通过几何变换方法实现剖面由三维空间到二维空间的映射;最后采用边界跟踪技术提取外缘轮廓坐标集,并根据应用需求对轮廓参数进行标记与测量。实验结果表明：该系统能有效地实现三维头颅模型的轮廓参数测量,并直观、精确地反映五官头颅实际的形态特征。

为了实现对复杂物体三维外形的快速测量目的,首先设计了一套基于结构光的高速测量系统,该系统主要由高速投影模块和图像采集模块组成;然后采用一种基于绝对相位的编码和解码方法,实现绝对相位的测量,从而解决了复杂形体的三维测量过程中的二义性问题。最后,对所给系统进行了三维测量的实验验证,证明该系统精度可达到0.11mm,实验结果表明系统的精度和速度适合高速三维测量。

文章针对光栅解调系统的标定问题,介绍了布拉格光栅解调系统的工作原理,设计了系统标定结构,介绍了没有标准光栅、有单个标准光栅和用双标准光栅三种不同标定方法,引用实验数据具体说明,得到采用双标准光栅标定法可以使光栅解调系统测量精度达到±5pm,重复性最大误差为±8pm。

对三维物体轮廓测量标定技术中所遇到的卷相问题进行了分析,提出了多标定平面法和标记图像法来计算相位沿高度方向的卷相次数,并通过实验验证了该方法的有效性

山西焦煤集团白家庄煤矿八盘区暗斜井大断面绞车硐室,在施工中用数学方法解决了画轮廓线的难题,减少了高处作业搭、拆施工平台工序,保证了施工正规循环作业,施工方便、准确性高,取得了良好的经济技术效果。

利用结构光进行三维测量或场景再现是图像处理领域的重要应用,结构光的编码与构造是进行以上工作的基础。文章首先讨论了建立三维测量系统的方法,然后重点介绍了光栅投影相位法实现三维测量的原理与应用方式。通过该方法,实现对较大表面物体的测量与三维重构。

二维轮廓三坐标点位测量的方法误差

本文提出一种基于图像轮廓进行相机自标定并计算投影矩阵从而恢复物体三维模型的方法。首先使用镜面反射从图像中获取物体的多角度成像并利用阈值和边缘提取得到图像的轮廓信息,再结合对极几何对图像轮廓的限制条件确定相机的投影参数,最后使用可视外壳技术拟合出物体三维模型。

介绍用三坐标测量机基于等分度测量法完成圆柱凸轮轮廓轨迹的自动测量及程序设计,讨论其实际轮廓面在cad/cam中的生成,分析其制造和质量控制方法。

针对地面激光点云包含大量冗余数据、特征信息不明显等缺点,提出了一种自动提取建筑物点云轮廓线的方法。首先基于主成分分析和熵函数计算每个点的最佳邻域,再根据几何位置关系,滤除散乱点和平面中的点,保留轮廓线点云。针对不同地面激光点云数据,无需反复调整阈值。实验证明,该方法提取的建筑物点云轮廓线清晰完整,与现有方法提取的结果相比正确率有一定的提高,且冗余点云几乎全部被滤除,自动化程度高,具有良好的适用性。

介绍了光学连续变焦物镜的工作原理以及光路计算过程。对绘图法设计凸轮轮廓产生误差的原因进行了简单分析。利用pro/e设计软件,对凸轮零件轮廓进行了三维详细设计,准确还原了连续变焦光学系统中变倍组和补偿组透镜的运动规律,提高了凸轮轮廓的设计精度。

本文介绍土石方工程开挖和填筑轮廓线的放样方法,是在实际工作中总结出来的,主要思想方法是采用试算逐渐逼近和直线插值的思想方法获得,放样时只在施工现场测算而不需绘图,可达到快速、准确的要求。

为了在线探测靶标外形并为变量喷药提供基础支持,研究了树型喷洒靶标外形轮廓探测方法。该文基于超声传感器搭建了靶标外形轮廓探测试验平台,该平台能够驱动步进电机精确匀速运动,以0.02m为步长密集测量树冠形状,将获得的数据传给计算机实时显示,并能够在access数据库中长期存储。使用该测试平台针对自制规则树树冠和花期樱桃树树冠分别进行了试验。试验结果显示规则树冠和樱桃树冠体积探测精度分别为92.8%和90.0%,表明该方法具有较高探测精度。

文章建立了凸轮廓线的极径值序列灰关联模型,通过分析凸轮廓线的轮廓度来评价被测凸轮的合格性。设计了非接触式凸轮廓线检测系统,能够检测凸轮的极径值,并根据灰关联模型的评定结果自动分拣合格凸轮。对汽车制动系上的某型凸轮进行测试实验,实验结果表明,基于灰关联模型的凸轮廓线检测系统的合格性评估误差在[0.02,0.05]之间,合格性评估的标准差为0.084,文中设计的检测系统的精度是传统方法的5倍以上。基于灰关联模型的凸轮廓线检测系统更适合于凸轮的批量检测和精细生产。

本文在介绍触针式二维轮廓测量仪基本工作原理的基础上,分析触针测量方式的固有误差和缺陷；设计了有效的误差修正算法,弥补触针式轮廓测量的固有误差；引进了形态学滤波算法,有效地滤除噪声、振动等干扰信号并保留了有用信息,同时补偿了由触针半径引入的测量误差,提高了仪器测量精度.