1 青岛理工大学信息与控制工程学院，山东 青岛 266520
2 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
针对基于2+1相移法的高反光表面三维测量，分析了强度饱和条纹图案的傅里叶频谱，引入了强度饱和条纹的三阶傅里叶级数表达形式，建立了强度饱和所致的包裹相位误差模型，提出了双2+1相移法。从精度和效率两方面进行了对比实验：对比传统的2+1相移法和自适应条纹投影的2+1相移法，双2+1相移法的相位误差分别降低了69.9%和65.2%；对比多曝光2+1相移法和自适应条纹投影的2+1相移法，双2+1相移法的测量效率分别提高了91.9%和63.9%。
高反光表面 强度饱和条纹 相位误差模型 双2+1相移法 光学学报
2023, 43(20): 2012001
1 南京航空航天大学 自动化学院, 南京 211100
2 高速载运设施的无损检测监控技术工业和信息化部重点实验室, 南京 211100
针对高反光表面的三维重建一直是结构光技术中的重点及难点。文章基于多重曝光法及调整投影条纹强度法, 提出了一种曝光时间序列以及条纹亮度序列的选择方法, 利用被测物体在不同投影条件下的表面临过曝像素点数统计直方图, 结合图像中像素点数的不过曝比例, 计算所求的曝光时间及条纹亮度序列, 完善了针对高反光表面的高动态范围技术。实验结果表明, 文章提出方法能够有效地提升高反光表面三维重建的精度, 点云中有效像素点数可以达到96%以上。
投影光栅相位法 高反光表面 高动态范围技术 相位立体匹配 三维重建 fringe projection profilometry highly reflective surface high dynamic range technology phase-based stereo matching 3D reconstruction
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
2 四川大学空天科学与工程学院, 四川 成都 610065
双目结构光三维形貌测量技术在测量高反光物体的过程中,左右图像中对应物体表面的不同位置处出现过度曝光的现象,致使对应区域的相位数据无效。首先将投影系统作为反向相机并与双目系统共同组成多视系统,然后对物体表面的每一点进行多视系统匹配,接着通过调制度来判断每一像素对应相位的有效性,舍弃过曝光图像区域的像素以获得双视共线方程,最后由整体多视方程同时实现三维点云重建。该方法能够有效解决坐标系转换、多系统重建结果的数据冗余和融合误差等问题。实验结果表明,所提方法在500 mm×700 mm大小的视场范围内能够很好地对高反光物体进行完整的三维形貌测量。
测量 三维形貌测量 条纹投影 高反光表面 多视方程 光学学报
2021, 41(22): 2212002
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 中国航天科工集团第二研究院第二总体设计部, 北京 100854
金属结构件的三维形状测量是评定金属构件加工质量的基础,基于结构光的三维重建方案受到金属构件中的高亮反射影响,存在着信噪比下降,甚至数据缺失的问题。针对金属构件检测中的高光问题,提出了一种自适应的条纹投影测量方案,并将其应用到金属表面的形状尺度测量中。采用了结合阈值化方法和色彩空间变换的方法检测图片高光区域,使用基于极线约束的投影-相机双视图搜索方法获取相机投影仪之间的变换关系,提出了基于双向反射分布函数(BRDF)光学成像模型的条纹调制参数生成方案,实现了投影条纹的像素级调制。实验结果表明,所提方案在减少投影次数提高测量效率的同时,高光区域测量结果的无效区域补偿率达51.3%,测量精度提升77.4%。
测量 相位测量 高反光表面 自适应条纹 光度学
红外与激光工程
2020, 49(3): 0303006
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
提出了一种基于图像融合和插值预测的自适应条纹投影方法。该方法首先基于多幅掩模图像融合求取了最佳投影灰度值所需的饱和阈值,并结合插值预测查找算法求得了最佳投影灰度值;然后通过降低整体投影强度,在不饱和情况下进行了坐标匹配,最终生成自适应条纹;最后将生成的自适应条纹投射至被测物体,并利用外差式多频相移法进行了相位解算和三维面形重构。实验结果表明:所提方法实现了局部过曝区域的相位信息的完整提取,绝对方向和正向的平均误差与标准偏差值均小于传统方法,且绝对方向平均误差减少了84.1%,正向标准偏差值减少了69.4%。所提方法有效地解决了高反光物体三维面形测量的难题。
测量 面形测量 高反光表面 自适应条纹 图像融合 插值预测 多频相移
