基于多频外差原理的相位测量关键技术研究

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逆向工程是当代先进制造技术的重要组成部分,在吸收国内外的先进制造技术、缩短产品的开发周期以及降低生产成本等方面发挥着重大的作用。光学非接触测量技术是逆向工程中数据获取的关键技术,最近发展起来的双目CCD光栅投影结构光测量法可以一次同时获得一个面的高密度点云数据,较之传统的测量技术具有测量速度快、表示精度高的优点,因而得到越来越广泛的应用。在国民经济中起着越来越重要的作用,而当前该技术的研究在国内尚处于起步阶段。本文对这种测量方法的关键技术做了系统深入的研究。本文首先提出一种基于多频外差原理的三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和双目立体视觉三部分组成。相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,双目立体视觉系统根据相位展开后的相位图自动完成立体匹配和点云重构。利用外差相位光栅技术和立体视觉原理建立一套高精度3D测量系统,实验表明该系统能够完成复杂自由曲面的测量,测量数据完整可靠。其次,本文重点对三维视觉测量原理及摄像机的标定进行论述。并采用张正友提出的平面模版标定方法,结合摄像机非线性模型和参数的非线性优化,进行试验研究。实验表明该方法是一种高精度的标定摄像机方法。最后就光栅式测量系统中的滤波处理进行了研究。采集图像后必须对图像进行处理以去除噪声,将噪声对整个系统测量精度的影响降到最小。本文综合比较空间域和频率域的几种去噪方法,最终确定采用二维傅立叶变换滤波方法进行去噪处理,并取得良好的效果。
摘要第4-5页
Abstract第5页
1 绪论第8-21页
    1.1 逆向工程概述第8-13页
    1.2 逆向工程中测量技术国内外研究现状第13-17页
    1.3 光栅式测量的特点及应用范围第17-19页
    1.4 课题的主要内容和本文的章节划分第19-20页
    1.5 本章小结第20-21页
2 多频外差相位测量技术第21-29页
    2.1 引言第21页
    2.2 多频外差相位技术基本原理第21-25页
    2.3 使用多频外差相位技术的3D 测量系统第25-28页
    2.4 本章小节第28-29页
3 立体视觉测量原理及摄像机的标定第29-44页
    3.1 常用坐标系说明第29-30页
    3.2 摄像机线性模型第30-34页
    3.3 摄像机非线性模型第34-35页
    3.4 摄像机标定第35-43页
    3.5 本章小结第43-44页
4 光栅投影图像的采集与处理第44-49页
    4.1 噪声点的识别第44-45页
    4.2 常用的去噪方法第45-46页
    4.3 本文所用的去噪方法第46-48页
    4.4 本章小节第48-49页
5 实验与结果第49-54页
6 总结与展望第54-56页
    6.1 总结第54页
    6.2 展望第54-56页
致谢第56-57页
参考文献第57-60页
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