客觀世界是以三維的形式存在的,在觀察和認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中,雙眼和大腦將觀測(cè)的畫(huà)面以立體的形式呈現(xiàn)在我們的認(rèn)知中。隨著科技的發(fā)展,人類已經(jīng)不滿足于通過(guò)傳感器得到物體的二維信息,如何獲取物體的三維信息成為研究的熱點(diǎn)。其中,數(shù)字光柵投影三維測(cè)量技術(shù)是非接觸式三維成像和測(cè)量技術(shù)中最具代表性的一種。因?yàn)槠渚雀�、分辨率高、成本較低、速度快等特點(diǎn),已成為應(yīng)用最廣泛的三維測(cè)量技術(shù)。但是該技術(shù)仍然存在系統(tǒng)標(biāo)定精度受限、存在投影儀非線性效應(yīng)和測(cè)量速度受限等問(wèn)題。圍繞這些問(wèn)題,本論文主要研究了投影儀的模型及標(biāo)定方法,提出了一種基于坐標(biāo)映射的投影儀標(biāo)定改進(jìn)方法和二種基于坐標(biāo)變換的投影儀標(biāo)定改進(jìn)方法;研究了二值光柵離焦投影技術(shù)的原理及不同二值模式的性能,并提出了一種多頻二值離焦方法。本論文主要工作內(nèi)容包括三個(gè)方面:1)研究了基于坐標(biāo)映射的投影儀標(biāo)定方法,分析了其精度受限的原因和誤差形成的原因。提出將像素級(jí)輪廓映射擬合方法改進(jìn)為亞像素級(jí)輪廓映射擬合方法。對(duì)中心點(diǎn)直接映射方法、像素級(jí)輪廓映射擬合方法和所提出的亞像素級(jí)輪廓映射擬合方法進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)證明亞像素級(jí)輪廓映射擬合方法標(biāo)定精度更高。對(duì)同心圓中不同半徑的圓形標(biāo)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：132 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

三維重建技術(shù)應(yīng)用近年來(lái)，隨著高性能傳感器和計(jì)算設(shè)備的發(fā)展，三維測(cè)量技術(shù)越來(lái)越受到研究者的重視，從宏觀到微觀都可以構(gòu)建出物體的模型

第1章緒論3圖1.2三維測(cè)量技術(shù)分類接觸式方法是通過(guò)物理方式觸摸探測(cè)三維物體表面來(lái)測(cè)量和重建三維模型。三種典型的接觸方法是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)[12,13]和掃描隧道顯微鏡(STM)[14]。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它有一套精確的托架系統(tǒng)，通過(guò)探針臂接觸被測(cè)物體表面獲得相應(yīng)幾何信息。它的原理是使用傳感器監(jiān)視探頭的位置，當(dāng)探針與物體表面上的離散點(diǎn)接觸時(shí)，測(cè)量該點(diǎn)的位置，接著探針移動(dòng)到另一個(gè)離散點(diǎn)，直到所有感興趣的點(diǎn)都被測(cè)量。該設(shè)備通常用于工業(yè)制造中，對(duì)部件進(jìn)行逆向工程，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并進(jìn)一步完善。掃描隧道顯微鏡在材料表面能達(dá)到極高精度的三維成像。當(dāng)設(shè)備接觸尖端接近材料表面時(shí)，它們之間會(huì)發(fā)生電壓差，通過(guò)所得到的電流可以計(jì)算出尖端的位置，監(jiān)測(cè)尖端掃描表面時(shí)的電流，即可得到目標(biāo)表面圖像。由于深度測(cè)量精度可以達(dá)到0.01納米，因此能夠?qū)Σ牧现械膯蝹€(gè)原子成像。該設(shè)備的測(cè)量條件非�？量蹋缣厥獾墓ぷ鹘橘|(zhì)和溫度、穩(wěn)定的物體表面、尖銳的探尖等。雖然接觸式設(shè)備測(cè)量精度可以達(dá)到非常高的微米甚至納米級(jí)別，但它也有難以克服的自身缺陷：因?yàn)橄到y(tǒng)使用的物理探頭需要逐點(diǎn)接觸物體表面，每一個(gè)離散點(diǎn)需要一次接觸和測(cè)量，極大的限制了測(cè)量的速度和效率；由于物理接觸的必要性，會(huì)對(duì)被測(cè)物體表面造成劃傷和擠壓，造成對(duì)物體不可逆的損壞。因此這種方式不適于測(cè)量柔軟物體，會(huì)造成較大的測(cè)量誤差；不適合測(cè)量復(fù)雜形狀，表面變化劇烈的如帶孔徑的物體；而且接觸方法需要良好的工作條件和出色的探頭控制系統(tǒng)才能達(dá)到高性能。因此，接觸式測(cè)量設(shè)備非常昂貴。如圖1.3所示，圖（a）為德國(guó)蔡司公司的ZEISSSPECTRUM三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)產(chǎn)品圖，圖（b）為浙江大

接觸式方法典型應(yīng)用：（a）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，（b）掃描隧道顯微鏡

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于彩色柵線的結(jié)構(gòu)光動(dòng)態(tài)三維測(cè)量技術(shù)研究[J]. 韋爭(zhēng)亮,鐘約先,袁朝龍.  光學(xué)技術(shù). 2009(04)
[2]彩色柵線動(dòng)態(tài)三維測(cè)量中自適應(yīng)相關(guān)匹配技術(shù)[J]. 韋爭(zhēng)亮,鐘約先,袁朝龍.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[3]小波變換輪廓術(shù)的測(cè)量范圍研究[J]. 孫娟,陳文靜,蘇顯渝,邊心田.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2007(04)
[4]采用羅奇光柵離焦投影的位相測(cè)量輪廓術(shù)[J]. 蘇顯渝,周文勝.  光電工程. 1993(04)

博士論文
[1]數(shù)字投影結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量方法研究[D]. 張萬(wàn)禎.浙江大學(xué) 2015



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