數(shù)字投影結構光三維測量方法研究.pdf

1、人類所處的物理世界空間是三維的，任何實物都以三維的方式呈現(xiàn)。隨著社會的進步發(fā)展，三維信息獲取技術面臨越來越大的社會需求。數(shù)字結構光三維測量方法作為當前重要的測量手段，一直是研究的熱點之一。但該技術仍然受到投影非線性效應和相位解包裹兩大難題的制約。
　　圍繞數(shù)字投影結構光三維測量方法中的兩個難點問題，論文開展了基于參考平面法的投影非線性效應研究和離焦Dither結構光圖案的相位特性研究，分別提出了兩種克服非線性效應的數(shù)字投影結構光三

2、維測量新方法;然后，論文通過對克服非線性效應的絕對相位編碼方法的深入研究，提出兩種克服非線性效應的階梯相位編碼新方法和一種克服非線性效應的絕對相位編碼方法的定標與三維重構新方法。
　　論文主要工作內(nèi)容包括四個方面:
　　1、論文研究了數(shù)字投影非線性效應對基于相移法的參考平面結構光三維重構的影響關系，提出了相應的相位輪廓誤差公式，在此基礎上分析了誤差波動振幅與相位、消相位輪廓誤差平面位置和極大相位輪廓誤差位置等重要特性，并通過

3、相關實驗證實了理論推導的消相位輪廓誤差位置等誤差特性關系。
　　2、論文在深入闡述了離焦二元編碼結構光三維測量方法的編碼原理與離焦特性的基礎上，對離焦Floyd-Steiberg Dithering算法正弦結構光圖案的相位偏移特性進行研究，發(fā)現(xiàn)由于該算法的非對稱式誤差擴散將導致相位偏移量;通過模擬分析和實驗驗證，獲得了該算法中兩種掃描方式對不同條紋寬度、不同離焦量和不同相移步數(shù)的投影結構光圖案產(chǎn)生的相位偏移量誤差結果。
　　

4、3、論文對投影結構光三維測量的非線性效應克服方法進行了研究，提出了三極脈寬編碼的二元編碼轉換方案和基于參考平面濾波的結構光投影非線性校正方法，實現(xiàn)了在避免投影儀非線性效應標定的情況下的非線性效應消除。
　　(1)三極脈寬編碼的二元編碼轉換方案利用兩組二元結構光編碼圖案代替一組三極脈寬編碼圖案，在避免投影儀非線性效應標定的情況下，實現(xiàn)了三極脈寬編碼方法的無非線性效應三維測量效果。
　　(2)基于參考平面濾波的結構光投影非線性校

5、正方法從濾除非線性諧波項的參考平面的結構光圖像中獲取誤差相位的相位補償表，用于對場景相位圖進行相位誤差補償，在避免投影儀非線性效應標定的情況下，大大消除結構光三維測量的非線性效應誤差。
　　4、論文對克服非線性效應的絕對相位編碼技術進行研究，提出了兩種階梯相位編碼方法（對稱式和非對稱式二元區(qū)塊相移編碼方法）和一種基于絕對相位三維映射的離焦系統(tǒng)三維重構方法。即:
　　(1)兩種新的階梯相位編碼方法（對稱式和非對稱式二元區(qū)塊相移

6、編碼方法）只需要簡單的二元區(qū)塊進行圖案編碼，并利用傳統(tǒng)等步距相移算法解碼，在避免投影儀非線性效應標定的情況下，實現(xiàn)對場景圖像進行多級階梯相位編碼。
　　(2)基于絕對相位三維映射的離焦系統(tǒng)三維重構方法，利用雙頻離焦二元結構光編碼方法，在避免投影儀非線性效應標定的情況下，獲得場景絕對相位編碼;利用每個點的絕對相位編碼直接映射到三個空間維度坐標的方法，獲得三維重構圖像，消除了某個坐標信息對其他坐標的誤差影響;通過“已知平面點的三維重構