基于自适应条纹的高反光表面三维面形测量方法

冯维; 汤少靖; 赵晓冬; 赵大兴

doi:doi:10.3788/AOS202040.0512003

光学学报, 2020, 40 (5): 0512003, 网络出版: 2020-03-10

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Three-Dimensional Shape Measurement Method of High-Reflective Surfaces Based on Adaptive Fringe-Pattern

冯维 ^*汤少靖赵晓冬赵大兴

作者单位

湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北武汉 430068

图 & 表

图 1. 自适应条纹投影技术原理图

Fig. 1. Schematic diagram of adaptive fringe projection technology

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图 2. 自适应条纹投影技术流程图

Fig. 2. Flow chart of adaptive fringe projection technology

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图 3. 投影仪-相机坐标匹配示意图

Fig. 3. Schematic diagram of coordinate matching between projector and camera

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图 4. 自适应条纹投影测量系统

Fig. 4. Adaptive fringe projection measurement system

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图 5. 合成图像过程示意图

Fig. 5. Schematic diagram of synthetic image process

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图 6. 条纹投影效果对比图。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 6. Contrast map of fringe projection effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

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图 7. 外差式多频相移法流程图

Fig. 7. Flow chart of heterodyne multi-frequency phase-shift method

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图 8. 部分相位展开

Fig. 8. Partial phase unwrapping

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图 9. 三维重建效果对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 9. Comparison of three-dimensional reconstruction effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

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图 10. 三维点云深度图对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 10. Three-dimensional point cloud depth map. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

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表 1传统方法点云测评分析

Table1. Evaluation and analysis of point cloud by conventional method

Direction	Maximal value /mm	Average error /mm	Standard deviation /mm
Negative direction	-3.9525	-0.4587	0.4720
Absolute direction	3.9525	0.0088	0.0843
Forward direction	3.8243	0.0043	0.0544

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表 2所提方法点云测评分析

Table2. Evaluation and analysis of point cloud by proposed method

Direction	Maximal value /mm	Average error /mm	Standard deviation /mm
Negative direction	-0.9415	-0.3116	0.1994
Absolute direction	0.9415	0.0014	0.0239
Forward direction	0.8150	0.0007	0.0166

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冯维, 汤少靖, 赵晓冬, 赵大兴. 基于自适应条纹的高反光表面三维面形测量方法[J]. 光学学报, 2020, 40(5): 0512003. Wei Feng, Shaojing Tang, Xiaodong Zhao, Daxing Zhao. Three-Dimensional Shape Measurement Method of High-Reflective Surfaces Based on Adaptive Fringe-Pattern[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(5): 0512003.

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图 1. 自适应条纹投影技术原理图

Fig. 1. Schematic diagram of adaptive fringe projection technology

图 2. 自适应条纹投影技术流程图

Fig. 2. Flow chart of adaptive fringe projection technology

图 3. 投影仪-相机坐标匹配示意图

Fig. 3. Schematic diagram of coordinate matching between projector and camera

图 4. 自适应条纹投影测量系统

Fig. 4. Adaptive fringe projection measurement system

图 5. 合成图像过程示意图

Fig. 5. Schematic diagram of synthetic image process

图 6. 条纹投影效果对比图。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 6. Contrast map of fringe projection effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

图 7. 外差式多频相移法流程图

Fig. 7. Flow chart of heterodyne multi-frequency phase-shift method

图 8. 部分相位展开

Fig. 8. Partial phase unwrapping

图 9. 三维重建效果对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 9. Comparison of three-dimensional reconstruction effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

图 10. 三维点云深度图对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 10. Three-dimensional point cloud depth map. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

表 1传统方法点云测评分析

Table1. Evaluation and analysis of point cloud by conventional method

表 2所提方法点云测评分析

Table2. Evaluation and analysis of point cloud by proposed method

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图 1. 自适应条纹投影技术原理图

Fig. 1. Schematic diagram of adaptive fringe projection technology

图 2. 自适应条纹投影技术流程图

Fig. 2. Flow chart of adaptive fringe projection technology

图 3. 投影仪-相机坐标匹配示意图

Fig. 3. Schematic diagram of coordinate matching between projector and camera

图 4. 自适应条纹投影测量系统

Fig. 4. Adaptive fringe projection measurement system

图 5. 合成图像过程示意图

Fig. 5. Schematic diagram of synthetic image process

图 6. 条纹投影效果对比图。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 6. Contrast map of fringe projection effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

图 7. 外差式多频相移法流程图

Fig. 7. Flow chart of heterodyne multi-frequency phase-shift method

图 8. 部分相位展开

Fig. 8. Partial phase unwrapping

图 9. 三维重建效果对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 9. Comparison of three-dimensional reconstruction effect. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

图 10. 三维点云深度图对比。(a)传统方法;(b)自适应条纹投影法

Fig. 10. Three-dimensional point cloud depth map. (a) Conventional method; (b) adaptive fringe projection method

表 1传统方法点云测评分析

Table1. Evaluation and analysis of point cloud by conventional method

表 2所提方法点云测评分析

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