鏡面反射表面的非接觸、高精度測量已成為三維光學測量領(lǐng)域的重要科學問題。漫反射結(jié)構(gòu)光測量方法由于無法獲得被測表面的特征信息而不再適用。相位測量偏折術(shù)以其原理簡單、成本低、動態(tài)測量范圍大、全場測量快速等優(yōu)點成為研究熱點。本文針對相位偏折術(shù)的測量模型、對應(yīng)性相位求解、系統(tǒng)參數(shù)標定、梯度積分等方面展開了研究。在高精度相位求解,高精度標定方法研究,高精度測量方法等方面取得了研究進展,具體如下:1.針對移動屏幕偏折術(shù)測量方法中的重復(fù)標定問題,提出了基于單相機監(jiān)控的偏折術(shù)測量方法。輔助相機監(jiān)控顯示屏幕的兩個位置,通過Perspective-n-Point(PnP)方法和坐標系變換確定顯示屏幕在主相機中的位姿關(guān)系。利用絕對相位追蹤對應(yīng)同一像素的顯示屏幕兩個位置上的同名相位點,確定入射光線,最終確定法線和梯度信息,并根據(jù)徑向基函數(shù)插值法精確重建鏡面面形。采用鏡面標定法對具有不同視場的主輔相機進行標定,從而通過坐標系變換將入射光線和反射光線統(tǒng)一到主相機坐標系下。該方法只需標定一次,不會產(chǎn)生重復(fù)標定誤差。2.針對傳統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)偏折術(shù)測量視場受限、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題,提出了空間結(jié)構(gòu)雙層平面偏折術(shù)。通過透明面光源構(gòu)建...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 傳統(tǒng)光學三維測量分析
    1.3 相位偏折術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 相位偏折術(shù)測量模型分析
    1.5 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 相位偏折術(shù)測量研究內(nèi)容基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)參數(shù)標定
        2.2.1 內(nèi)參數(shù)標定
        2.2.2 系統(tǒng)位姿關(guān)系標定
    2.3 對應(yīng)性求解
        2.3.1 標準相移編碼
        2.3.2 嵌套相移編碼
        2.3.3 相位展開
            2.3.3.1 周期相移編碼
            2.3.3.2 健壯中國剩余定理
        2.3.4 嵌套相移編碼仿真與分析
        2.3.5 健壯中國剩余定理仿真與分析
    2.4 梯度積分
    2.5 本章小結(jié)
第三章 單相機監(jiān)控偏折術(shù)
    3.1 引言
    3.2 單相機監(jiān)控偏折術(shù)測量原理
    3.3 PnP問題求解
    3.4 單相機監(jiān)控偏折術(shù)測量系統(tǒng)標定
    3.5 系統(tǒng)搭建與測量
        3.5.1 系統(tǒng)標定工作
        3.5.2 測量鏡面三維面形
    3.6 本章小結(jié)
第四章 雙層平面偏折術(shù)
    4.1 引言
    4.2 雙層平面偏折術(shù)測量原理
        4.2.1 不考慮折射影響
        4.2.2 考慮折射影響
    4.3 雙層平面偏折術(shù)標定方法
        4.3.1 折射參數(shù)標定
        4.3.2 標定系統(tǒng)位姿關(guān)系
    4.4 雙層平面偏折術(shù)系統(tǒng)搭建與精度驗證
        4.4.1 標定折射參數(shù)及系統(tǒng)位姿關(guān)系
        4.4.2 系統(tǒng)測量精度驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 立體偏折術(shù)
    5.1 引言
    5.2 一維搜索計算法線原理
    5.3 平行鏡面標定法
        5.3.1 旋轉(zhuǎn)矩陣標定
        5.3.2 單相機標定模式
        5.3.3 雙相機標定模式
    5.4 仿真分析系統(tǒng)配置及平行鏡面參數(shù)對重建精度影響
    5.5 立體偏折術(shù)系統(tǒng)搭建及測量實驗
        5.5.1 立體偏折術(shù)系統(tǒng)參數(shù)標定
        5.5.2 立體偏折術(shù)測量實驗
    5.6 本章小結(jié)
第六章 線面模型偏折術(shù)
    6.1 引言
    6.2 線面偏折術(shù)測量原理
    6.3 線面測量模型標定方法
        6.3.1 標定投影儀內(nèi)參數(shù)、相機內(nèi)參數(shù)及其位姿關(guān)系
        6.3.2 仿真分析位姿關(guān)系標定對重建精度的影響
    6.4 線面偏折術(shù)測量系統(tǒng)搭建和實驗分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
作者在攻讀博士學位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀博士學位期間所作的項目
致謝



本文編號：3774111