基于結(jié)構(gòu)光的大物體三維測量關(guān)鍵方法的研究.pdf

1、三維測量在現(xiàn)代工業(yè)制造包括產(chǎn)品尺寸檢測、產(chǎn)品質(zhì)量控制、逆求工程、機器人視覺、人臉識別、3D打印及其他工業(yè)生產(chǎn)中都具有廣泛的應(yīng)用。基于結(jié)構(gòu)光的條紋投影輪廓術(shù)由于其非接觸、全場測量和易于信息處理等優(yōu)點，受到諸多相關(guān)學(xué)者探討與研究，在三維測量中具有重要意義。
　　隨著科技的發(fā)展，大面型尺寸的測量、檢測逐漸成為工業(yè)產(chǎn)品制造的關(guān)鍵問題和發(fā)展趨勢，并成為三維測量領(lǐng)域新的研究熱點。如在航空航天領(lǐng)域，飛機、發(fā)動機葉片等，在交通運輸領(lǐng)域，汽車、船舶

2、等，其測量面積大，被測面復(fù)雜，精度要求高，傳統(tǒng)的三維測量方法很難滿足該領(lǐng)域的測量要求。基于結(jié)構(gòu)光的大物體三維拼接測量方法在其完整的三維信息獲取方面有著重要意義。
　　針對大物體三維測量，當(dāng)采用相交軸測量系統(tǒng)時，通常出現(xiàn)如下問題。第一，受其遠(yuǎn)距離、大視場、復(fù)雜大幅面等測量條件的影響，參考平面上的投影光柵條紋周期展寬嚴(yán)重，另外，CCD鏡頭的非線性畸變等，都將影響大物體三維面形測量精度。第二，受大物體幾何尺寸的約束，其單幅面測量范圍受限

3、，無法通過一次性測量獲得其完整三維信息。故本文將從下面幾個問題進行相關(guān)探討和研究：
　　由于CCD鏡頭非線性畸變的存在，采用了一種有效的CCD鏡頭畸變校正方法。自CCD相機標(biāo)定基礎(chǔ)上，建立基于牛頓迭代法的CCD相機鏡頭畸變校正模型。同時改進提出了一種靈活、簡單的，利用已標(biāo)定的相機來標(biāo)定投影儀的方法。
　　根據(jù)大物體的相位解包裹和參考平面上投影條紋周期的變換規(guī)律，采用了一種基于參考平面上條紋周期校正的時間相位展開法的理論模型，

4、在保證其高精度的情況下完成被測物單幅面三維測量。利用單目視覺三維拼接技術(shù)，分別采用基于全局坐標(biāo)系與LM優(yōu)化算法結(jié)合的標(biāo)志點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換拼接方法和基于柱坐標(biāo)系的大物體三維拼接測量方法，獲得大物體完整的三維數(shù)據(jù)，彌補其單幅面測量受限問題。
　　實驗結(jié)果表明，本文所使用的CCD鏡頭畸變校正方法對其非線性畸變校正有良好的效果?；跅l紋周期校正的時間相位展開法，在實現(xiàn)參考平面投影條紋周期校正基礎(chǔ)上，能準(zhǔn)確獲取被測面面形，提高測量精度。在結(jié)構(gòu)光單