提出了一种基于高度信息的自由曲面可编辑投影显示技术。利用基于条纹投影的平面标定技术,建立了测量范围内的相位-高度映射表;采用高精度相移技术和三频时间相位展开方法,获得了自由曲面的水平和垂直相位分布信息;利用反向条纹投影技术建立了投影仪像素与相机像素间的几何及强度传递关系。利用该显示技术可在曲面上投影基于其高度信息的预期编码图像,实现高度信息的可编辑投影和三维显示。给出了在自由曲面上投影等高线和伪彩色编码、冰川雪线变化的动态过程及仿真实体添加等实例。

为了提升反向条纹测量系统的精度，提出了利用三频时间相位补偿算法来改善投影机-相机测量系统非线性误差的测量方法。在测试物体上投影两套具有特定相位偏移的结构光条纹，基于三频时间相位展开方法获得展开相位。具有特定相位偏移的两套条纹测量得到的系统非线性相位误差具有大小相等、符号相反的特性，因此可以通过简单的算术计算来消除或减弱系统的非线性影响，从而提升测量精度。设计了模拟仿真和实物对比实验对所提方法进行验证，实验得到的相位标准差分别为6.6122×10-4 rad和0.0087 rad。实验结果表明，所提方法使反向条纹测量的精度有了大幅改进，验证了该方法的有效性。

为提高反向条纹生成的速度和精度，提出了一种基于Delaunay三角剖分的反向条纹生成方法。利用投影机坐标系与相机坐标系之间的正向映射关系，将相机坐标系上的相位点组成相位散乱点集合，并进行Delaunay三角剖分。将投影机坐标系上的相位点作为插值点，找出插值点所对应的Delaunay三角形并进行插值计算，插值后即得到预期反向条纹的垂直和水平方向的相位值，利用这些相位值可进一步生成反向条纹。计算机模拟实验和实物仿真实验表明，所提方法在反向条纹生成的速度和精度上均有改进，具有较高的应用价值。

反向条纹投影技术是一种应用于在线或批量、快速而稳定的光学三维面形检测技术，近年来得到广泛关注和应用。提出了一种反向条纹生成的新方法，利用了正向映射变换方法传递坐标以及摄像机坐标系中同名点所在的水平和垂直方向两条等相位线，求解它们的交点就可以得到投影器对应像素点在摄像机坐标系中的位置，再生成待投影的反向条纹。在分析了两条等相位线特点的基础上，提出了求解等相位线交点的优化算法剪枝优化算法。该算法逐步缩小两条等相位线上有效像素点的规模，直至找到交点周围邻近的4个整像素点，再拟合出两直线方程，联立方程精确解出亚像素精度的交点坐标。并将本剪枝优化算法与文献[10]的主要方法进行了对比分析，计算机模拟实验得到了相位标准差，分别为0.000798 rad和0.0046 rad；实物实验得到的相位标准差分别为0.0431 rad和0.0292 rad。对比结果表明：该优化算法有效提高了反向条纹生成的精度，并且能以较快的速度精确搜索到交点周围4个像素点，减小了反向条纹生成的时间。

提出了一种利用RBF神经网络来确定摄像机和投影器坐标映射关系的方法。首先在投影器坐标系中将数据分为若干个16×16的子区域,然后以(l,m,lm,l2,m2)为输入层的5个神经元(其中l、m为投影器像素坐标),以摄像机像素坐标i为输出层的神经元,建立RBF神经网络。利用RBF神经网络求解在投影器坐标系中摄像机像素坐标的分布模型,最后得到投影器像素点对应的摄像机像素坐标值。计算机模拟和实验结果表明,与已有的算法相比,该方法能更有效地提高反向条纹投影的求解精度。为反向条纹的求解提供了新方法。

本文提出一种基于反向条纹投影原理的数字地球仪。在数字地球仪中,显示屏是一个球面的漫反射屏,通过投影的方法可以实现数字地球仪任意方向的旋转显示。首先通过投影正弦条纹到球面显示屏上,从观察数字地球仪的方向用CCD 相机获取变形条纹图像,通过相移算法,建立投影器和摄像机像素之间的几何传递关系。基于地球三维图形信息数据库,根据期望图像为投影器产生投影图像。本文建立了地球三维信息提取模型,可快速获取从任意角度观察地球的图形信息。实验使用一半径为25 cm 的漫反射球体作为显示屏,将计算得到反向地图投影其上,得到相当好的实验结果。

反向条纹投影技术是一种应用于在线或批量检测的快速而稳定的光学三维面形检测技术。提出了一种新的产生反向条纹的算法, 新的算法建立投影器坐标系与摄像机坐标系的正向映射变换关系, 通过投影器坐标系上一个像素点的两套相位值, 找到其在摄像机坐标系中对应的位置, 即产生投影器坐标系像素点在摄像机坐标系中的注册。由于期望在摄像机中观察到的条纹图像只是简单的正弦条纹图像, 直接读取注册点的期望条纹相位, 很容易产生反向条纹。计算机模拟和反向条纹投影实验中的相位标准差分别达到7.044×10-6 rad和3.34×10-2 rad, 比以前的方法在精度上有了较大的提高, 并简要分析了精度提高的原因。计算机模拟和实物测试实验都验证了该方法的可行性。

提出运用多投影器同时投影的反向条纹投影技术。通过测量标准样品的绝对相位,为不同角度放置的投影器产生不同的反向条纹。检测时,投影器同时投影各自的反向条纹,若物体和样品一致,在摄像机上就得到一幅消除了阴影和截断的标准正弦条纹图,若物体有变形,仅用裸眼就能判断,用简单的傅里叶变换和相位展开就能定量地描述变形。对于复杂的不连续物体也只需获取一幅条纹图就能完成检测,在很大程度上解决了阴影及相位展开的问题,实现了该类物体的在线快速检测。阐述了该技术的原理,以双投影器的反向条纹投影为例,实验验证了提出方法的有效性,并进行了相应的误差分析和应用条件讨论。