中国激光, 2019, 46 (10): 1004003, 网络出版: 2019-10-25   

基于离散粒子群抖动优化的高质量三维形貌测量 下载: 971次

High-Quality Three-Dimensional Shape Measurement Based on Binary Particle Swarm Dithering Optimization
作者单位
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室国家光学仪器工程技术研究中心, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学台州研究院, 浙江 台州 318000
图 & 表

图 1. 所提方法的流程图

Fig. 1. Flowchart of the proposed method

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图 2. 条纹图案产生的关键过程

Fig. 2. Key process of generating fringe pattern

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图 3. 不同高斯滤波函数模板大小下的仿真结果。(a) 5×5;(b) 9×9;(c) 13×13

Fig. 3. Simulation results for different Gaussian filter sizes. (a) 5×5; (b) 9×9; (c) 13×13

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图 4. 两种方法产生的图案对比。(a) Floyd-Steinberg误差扩散抖动方法产生的二值图案;(b) Floyd-Steinberg误差扩散抖动方法所得图案经过高斯滤波后的图案;(c)所提方法产生的二值图案;(d)所提方法所得图案经高斯滤波后的图案

Fig. 4. Patterns generated by two methods. (a) Binary pattern obtained by Floyd-Steinberg error-diffusion dithering method; (b) binary pattern obtained by Floyd-Steinberg error-diffusion dithering method and Gaussian filter; (c) binary pattern obtained by proposed method; (d) binary pattern obtained by proposed method and Gaussian filter

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图 5. Floyd-Steinberg误差扩散抖动方法和所提方法结果对比比较。(a)(d)(g)理想正弦曲线、误差扩散抖动算法和所提方法分别经过模板大小为5×5、9×9和13×13的高斯滤波函数滤波后的截面图比较;(b)(e)(h)误差扩散抖动算法和所提方法分别经过模板大小为5×5、9×9和13×13的高斯滤波函数滤波后的灰度值误差曲线;(c)(f)(i)误差扩散抖动算法和所提方法分别经过模板大小为5×5、9×9和13×13的高斯滤波函数滤波后的相位误差曲线

Fig. 5. Comparison between Floyd-Steinberg error-diffusion dithering method and proposed method. (a)(d)(g)Cross-sections of ideal sinusoidal pattern and two binary patterns obtained by error-diffusion dithering method and the proposed method after applying Gaussian filter with sizes of 5×5, 9×9, and 13×13,respectively; (b)(e)(h) gray value differences of error-diffusion dithering method and the proposed method after applying Gaussian filter with sizes of 5×5, 9×9, and 13×13, respectively; (c)(f)(i) phas

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图 6. 三维形貌测量系统

Fig. 6. 3D shape measurement system

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图 7. 不同离焦程度下的测量结果。(a)轻度离焦;(b)中度离焦;(c)重度离焦

Fig. 7. Measurement results under different defocusing amounts. (a) Mild defocusing; (b) moderate defocusing; (c) severe defocusing

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图 8. 两种方法的离焦图案。(a)误差扩散抖动方法;(b)所提方法

Fig. 8. Defocusing patterns by two methods. (a) Error-diffusion dithering method; (b) proposed method

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图 9. 复杂物体的三维测量结果。(a)(c)(e)误差扩散抖动算法经过轻度离焦、中度离焦和重度离焦的结果;(b)(d)(f)所提方法经过轻度离焦、中度离焦和重度离焦的结果

Fig. 9. 3D measurement results of complex object. (a)(c)(e) Results of error-diffusion dithering method using mild defocusing, moderate defocusing, and severe defocusing, respectively; (b)(d)(f) results of proposed method using mild defocusing, moderate defocusing, and severe defocusing, respectively

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表 1两种方法在不同离焦程度的投影仪下的相位RMS误差

Table1. Phase RMS errors of two methods under different defocusing amounts

MethodPhase RMS error /rad
MildlydefocusedModeratelydefocusedSeverelydefocused
Error-diffusiondithering1.5071.2110.993
Proposed0.9820.7580.634

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蔡宁, 陈浙泊, 林斌, 曹向群. 基于离散粒子群抖动优化的高质量三维形貌测量[J]. 中国激光, 2019, 46(10): 1004003. Ning Cai, Zhebo Chen, Bin Lin, Xiangqun Cao. High-Quality Three-Dimensional Shape Measurement Based on Binary Particle Swarm Dithering Optimization[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(10): 1004003.

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