非标准相移轮廓术的最优条纹频率分配

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作者 季怡心 张龙祥 +1 位作者 仵苇 王建华 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期245-255,共11页

在相移轮廓术中,非标准相移轮廓术结合时域相位展开算法仅需较少的条纹图案就可进行测量,因而具备较高的测量效率。鉴于条纹频率对测量精度有显著影响,本文分析了非标准相移轮廓术的时域相位展开中的相位误差,并进一步评估其可靠性。研... 在相移轮廓术中,非标准相移轮廓术结合时域相位展开算法仅需较少的条纹图案就可进行测量,因而具备较高的测量效率。鉴于条纹频率对测量精度有显著影响,本文分析了非标准相移轮廓术的时域相位展开中的相位误差,并进一步评估其可靠性。研究发现,相位展开的可靠性与条纹频率分配密切相关。据此,本文引入了一种最优条纹频率分配策略。基于该策略,本文对非标准相移轮廓术的不同频率组合进行了对比实验。实验结果显示,相比于3f_(h1)+2f_(h2)+2f_(h3)外差法的非最优频率组合,本文提出的频率组合的平均错误率降低了62.96%;相比于2f_(h)+2f_(m)+3f_(l)分层法的非最优频率组合,本文提出的频率组合的平均错误率降低了49.23%。 展开更多

关键词 非标准相移轮廓术 时域相位展开 相位展开可靠性 最优条纹频率分配

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基于相移轮廓术的双采样双步运动物体三维重构

2

作者 梁义涛 代家贝 吕磊 《激光杂志》 北大核心 2024年第12期194-199,共6页

近年来,基于相移轮廓术的测量方法不断被用于实时的运动物体三维重建。物体运动导致在多幅相移条纹中位置不同,同时产生了未知的相移量,导致传统相移轮廓术无法高精度测量运动物体。针对运动物体,提出了一种基于双采样的双步高帧率三维... 近年来,基于相移轮廓术的测量方法不断被用于实时的运动物体三维重建。物体运动导致在多幅相移条纹中位置不同,同时产生了未知的相移量,导致传统相移轮廓术无法高精度测量运动物体。针对运动物体,提出了一种基于双采样的双步高帧率三维重构方法。在一个条纹投影周期下采样两次运动物体条纹图像,通过分析物体运动在相同投射条纹下以及不同投射条纹间对相位的影响,建立不同情况下的条纹描述方程,最终在环境光已知的前提下基于两幅条纹图实现运动物体三维重构。实验结果表明,本方法不仅实现了运动物体三维重构,重构帧率也显著提高。 展开更多

关键词 条纹投影 相移轮廓术 三维重建 动态测量

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基于相移轮廓术的双采样运动物体三维重构 被引量：2

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作者 张庆辉 李浩 +2 位作者 吕磊 卢盛林 潘威 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期173-178,共6页

相移轮廓术因其高精度和高鲁棒性广泛应用于三维重构。由于需投射多幅条纹图到物体表面,相移轮廓术要求物体在重构过程中保持静止,导致运动物体的三维重构精度较低。文中提出了一种基于相移轮廓术的双采样运动物体三维重构方法。首先调... 相移轮廓术因其高精度和高鲁棒性广泛应用于三维重构。由于需投射多幅条纹图到物体表面,相移轮廓术要求物体在重构过程中保持静止,导致运动物体的三维重构精度较低。文中提出了一种基于相移轮廓术的双采样运动物体三维重构方法。首先调整相机和投影仪时序,使投影仪投射一幅条纹图的同时,相机完成两次采集。然后分析物体运动对双采样条纹图的影响,并建立条纹描述方程。结合物体的运动信息,提取混合相移条纹图中的相位信息。最终对拍摄条纹图进行复用,提高运动物体的三维重构帧率。实验结果表明,该方法不仅可以精确重构运动物体,减少运动误差,还在投影速度受限的前提下提高了运动物体的三维重构帧率。 展开更多

关键词 相移轮廓术 动态测量 三维重构 高帧率

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基于相移轮廓术快速三维检测系统研究

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作者 王建兴 《电子技术与软件工程》 2020年第23期122-123,共2页

本文分析了相移轮廓术的原理和方法,通过彩色ccd相机和数字式投影仪搭建了一个三维检测系统;应用HALCON算子进行标定和测量。误差分析表明该方法能很好的解决高反光的检测问题。

关键词 相移轮廓术 三维检测 HALCON 高反光

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利用频率编码的少图像相移轮廓术

5

作者 吴冰杰 刘凯 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第20期253-261,共9页

为了减少相移轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种新的相位展开方法。首先,在3步相移模式下额外投影1张在固定位置频率跳变的余弦编码图像,从捕获的4张图像中计算余弦真值;其次,利用在不同周期内绝对相位... 为了减少相移轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种新的相位展开方法。首先,在3步相移模式下额外投影1张在固定位置频率跳变的余弦编码图像,从捕获的4张图像中计算余弦真值;其次,利用在不同周期内绝对相位和余弦真值间不同频率的余弦关系,通过迭代插值的方式获得相位截断点,并进行相位展开;最后,对截断点附近出现的阶次跳变误差通过三分相位的方法进行校正。实验结果表明,本文方法仅需4张图像就可以完成多频模式下的时域相位展开,并且不受相位中断的影响。当相移图像周期数为15时,相位解算结果和多频递进方法一致。 展开更多

关键词 三维重建 相移轮廓术 相位展开 三分相位方法

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互补格雷码双N步相移的彩色编码光栅投影轮廓术 被引量：2

6

作者 韩叔桓 杨延西 +1 位作者 张新雨 刘伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期42-49,共8页

在三维轮廓测量领域,互补格雷码相移法能够得到连续的展开相位,然而,单组相移条纹导致其测量精度极易受到周围环境变化的影响,且传统投影方式增加了干扰的引入。针对此问题,本文提出了一种基于彩色编码光栅投影的互补格雷码双N步相移法... 在三维轮廓测量领域,互补格雷码相移法能够得到连续的展开相位,然而,单组相移条纹导致其测量精度极易受到周围环境变化的影响,且传统投影方式增加了干扰的引入。针对此问题,本文提出了一种基于彩色编码光栅投影的互补格雷码双N步相移法。首先将双N步相移条纹和互补格雷码条纹混合编码成彩色条纹,然后依次投射到目标表面,最后从采集的彩色条纹中提取相位信息分别进行相位解算、融合后求得表面三维形貌。为了验证本文所提方法,将该方法与传统互补格雷码N步相移法以及三频外差法进行了对比实验。实验结果证明,本文方法能够获得高精度表面形貌信息,有效降低测量误差,同时检测效率提高50%。 展开更多

关键词 刚体轮廓检测 彩色条纹 双N步相移法 互补格雷码 相移轮廓术

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正交光栅相移轮廓术的相位误差分析及其校正 被引量：11

7

作者 李付谦 陈文静 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期87-98,共12页

正交光栅投影的相移轮廓术(PSP),可通过某一特定方向的相移(常利用相移调节因子来控制相移方向),获取两个相互正交的相位。但该方法对系统的非线性响应敏感,且目前尚未被深入讨论。为此,分析了系统的非线性响应对正交光栅相移轮廓术测... 正交光栅投影的相移轮廓术(PSP),可通过某一特定方向的相移(常利用相移调节因子来控制相移方向),获取两个相互正交的相位。但该方法对系统的非线性响应敏感,且目前尚未被深入讨论。为此,分析了系统的非线性响应对正交光栅相移轮廓术测量的影响,推导了带有非线性误差的相位表达式,并分析了两个方向相位相互串扰的原因。在此基础上,分别研究了抑制非线性误差的主动校正法和被动校正法,提出了可消除2阶非线性误差的双5步相移法,并利用基于统计分析的伽马校正法确定系统伽马值,主动改变正交条纹编码来抑制非线性误差。同时,完成了两种方法的对比,计算机仿真和实验结果表明,主动伽马校正法更实用。 展开更多

关键词 测量 相移轮廓术 正交光栅投影 非线性分析 相位分析 相位误差校正

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基于相移轮廓术的多核异构三维测量系统 被引量：3

8

作者 方智慧 陈彬 伍世虔 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第14期228-237,共10页

在充分兼顾嵌入式三维测量系统对高效性、集成性、通用性以及灵活性等需求的基础上,设计了一种由3个异构核心构成的结构光三维测量系统架构。该多核异构架构层次清晰、结构灵活、通用性强,能兼容多种通用接口的光学器件(相机、投影仪等... 在充分兼顾嵌入式三维测量系统对高效性、集成性、通用性以及灵活性等需求的基础上,设计了一种由3个异构核心构成的结构光三维测量系统架构。该多核异构架构层次清晰、结构灵活、通用性强,能兼容多种通用接口的光学器件(相机、投影仪等)。在此架构基础上,结合现场可编程门阵列并行流水优化方法,设计并实现了一种涵盖相位解调、解包裹以及相位深度映射等模块的全流程结构光三维测量系统。实验结果表明,所提方法在测量精度与传统PC平台相当的情况下,大大提高了测量效率,处理13幅1280×800分辨率的图像仅需12 ms,是同类算法在传统PC平台上的11倍。 展开更多

关键词 测量 多核异构 结构光 相移轮廓术 互补格雷码

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基于单帧变形条纹的空间相移轮廓术 被引量：6

9

作者 杨坤朋 曹益平 李城梦 《光学与光电技术》 2019年第3期40-46,共7页

针对当前单帧条纹技术存在的精度受到影响等问题及传统相位测量轮廓术受多帧采集限制的情况,提出了一种基于单帧变形条纹的空间等步相移轮廓术。先提取所采集的单帧变形条纹图的零频成分,通过滤除背景光并归一化处理,可获得振幅为常数1... 针对当前单帧条纹技术存在的精度受到影响等问题及传统相位测量轮廓术受多帧采集限制的情况,提出了一种基于单帧变形条纹的空间等步相移轮廓术。先提取所采集的单帧变形条纹图的零频成分,通过滤除背景光并归一化处理,可获得振幅为常数1的纯交流正弦变形条纹,当该纯交流正弦变形条纹与该条纹顺延若干像素后的正弦变形条纹相加时,根据和差化积即可获得一幅新的具有一定相移量的纯交流正弦变形条纹,依此反复即可获得5帧相移变形条纹,从而可以利用5帧相移解相算法重构待测物体的三维面形。实验验证了本方法的可行性和实用性。与传统相移轮廓术相比,所提方法仅需要获取一帧变形条纹图,无需采集多帧变形条纹,可以实现实时三维测量,而与傅里叶变换轮廓术相比有更高精度。 展开更多

关键词 单帧条纹 三维测量 空间相移 相移轮廓术 实时测量

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一种两步相移任意步距相位轮廓测量技术研究 被引量：3

10

作者 徐建亮 周明安 方晓汾 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期472-475,共4页

对传统相移轮廓测量技术进行研究，提出基于Gram—Schmidt正交化法的两步相移任意步距相位轮廓测量技术并应用到三维轮廓测量中。由CCD采集两幅投影光栅图，且两幅图像之间的相移值不需要事先给定，可以随机取任意值；在保证精度的前提... 对传统相移轮廓测量技术进行研究，提出基于Gram—Schmidt正交化法的两步相移任意步距相位轮廓测量技术并应用到三维轮廓测量中。由CCD采集两幅投影光栅图，且两幅图像之间的相移值不需要事先给定，可以随机取任意值；在保证精度的前提下，该技术只需两幅变形光栅图，同时无需对相移器的相移精度作要求。实验表明：与现有的几种相移轮廓术比较，提出的两步相移任意步距相位轮廓测量技术可以快速地恢复待测相位，且获取待测物体的三维数据精度较高，具有较强的适用性。 展开更多

关键词 计量学 相移测量轮廓术 任意步距相位轮廓术

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基于利萨茹椭圆拟合的两步相移轮廓技术 被引量：2

11

作者 朱进进 吴雨祥 邵晓鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期65-75,共11页

相移轮廓术(phase shifting profilometry,PSP)至少需要三帧条纹图提取物体的相位信息.在动态测量中,减少条纹数有助于快速测量,并且可以抑制运动物体存在的相移误差.为了克服上述问题,本文提出基于利萨茹椭圆拟合(Lissajous ellipse fi... 相移轮廓术(phase shifting profilometry,PSP)至少需要三帧条纹图提取物体的相位信息.在动态测量中,减少条纹数有助于快速测量,并且可以抑制运动物体存在的相移误差.为了克服上述问题,本文提出基于利萨茹椭圆拟合(Lissajous ellipse fitting,LEF)的两步相移轮廓术,针对条纹背景和调制度分布不均匀导致的LEF相位误差,给出了误差抑制方法.实验实现了基于LEF的两步相移动态场景测量,与多帧PSP相比,本文所述方法可以减少条纹帧数并且可抑制物体的运动导致的相移误差. 展开更多

关键词 条纹投影技术 相位重建 相移轮廓术 相移误差

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一种采用相位测量轮廓术的工件在线三维检测方法 被引量：27

12

作者 喻睿智 曹益平 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1139-1143,共5页

提出了一种基于相移轮廓术在线检测工件三维信息的方法.利用计算机编程产生的一固定正弦光栅图通过数字投影机投射在流水线的一段区域,无需专门的相移装置,当物体在线移动穿过此区域时,使用计量光栅等距离定位发信,控制CCD采集五帧变形... 提出了一种基于相移轮廓术在线检测工件三维信息的方法.利用计算机编程产生的一固定正弦光栅图通过数字投影机投射在流水线的一段区域,无需专门的相移装置,当物体在线移动穿过此区域时,使用计量光栅等距离定位发信,控制CCD采集五帧变形条纹图,并采用具有一定特征的标记实现五帧变形条纹图间的亚像素级像素匹配,提取相移变形条纹图,由Stoilov算法计算,得到工件表面截断相位,展开后可得到物体表面三维信息.实验验证了其可行性. 展开更多

关键词 相移轮廓术 三维测量 在线检测 Stoilov算法 像素匹配 标记

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相移条纹投影三维形貌测量技术综述 被引量：30

13

作者 毛翠丽 卢荣胜 +1 位作者 董敬涛 张育中 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期628-640,共13页

结构光三维形貌测量系统目前得到了越来越广泛的应用和研究,相移条纹投影三维形貌精密测量技术是其重要的发展方向。对结构光相移条纹投影三维形貌测量系统的应用发展、工作过程、不同系统构成方式、相移条纹的各种形式及特点、相位误... 结构光三维形貌测量系统目前得到了越来越广泛的应用和研究,相移条纹投影三维形貌精密测量技术是其重要的发展方向。对结构光相移条纹投影三维形貌测量系统的应用发展、工作过程、不同系统构成方式、相移条纹的各种形式及特点、相位误差校正方法、不同相位解包裹算法及其优缺点和适用场合、测量系统数学模型的实现方法及其相应的优缺点、高动态范围测量技术等进行了详细的分析。对相移条纹投影系统的工作流程、实现方法、关键技术的发展及其存在问题等进行了比较全面的梳理,为三维形貌精密测量技术进一步满足先进制造中更高精度的要求指出了后续的研究方向。 展开更多

关键词 计量学 三维形貌测量 相移轮廓术 相移条纹 相位解包裹 误差修正

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基于三维测量技术的相移微动装置研究 被引量：4

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作者 袁勇 吴禄慎 潘俊伟 《南昌大学学报（工科版）》 CAS 2003年第2期10-13,共4页

本文介绍了相位测量轮廓术的基本原理,根据相位测量轮廓术中相位调制的原理提出了一种实现光栅精确相移的新装置,该套相移微动装置主要由步进电机控制器、驱动器、步进电机、螺旋测微头等部件构成.通过对步进电机控制器编程实现了相位... 本文介绍了相位测量轮廓术的基本原理,根据相位测量轮廓术中相位调制的原理提出了一种实现光栅精确相移的新装置,该套相移微动装置主要由步进电机控制器、驱动器、步进电机、螺旋测微头等部件构成.通过对步进电机控制器编程实现了相位调制的自动化. 展开更多

关键词 相移轮廓术 三维物体测量 相位去包裹

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改进的三频三步相移结构光三维重建方法 被引量：8

15

作者 刘飞 罗惠方 +2 位作者 江翰立 张茵楠 严谨 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期294-302,共9页

针对结构光三维重建中的传统三频三步相移方法需要投影过多编码图像、效率低的问题,提出了改进的三频三步相移结构光三维重建方法。该方法与传统三频三步方法均需要3种频率的正弦条纹图,但条纹图数量只需5张,即最高频率的条纹图3张,但... 针对结构光三维重建中的传统三频三步相移方法需要投影过多编码图像、效率低的问题,提出了改进的三频三步相移结构光三维重建方法。该方法与传统三频三步方法均需要3种频率的正弦条纹图,但条纹图数量只需5张,即最高频率的条纹图3张,但初始相位不同,剩余频率的条纹图各1张。较传统方法的9张条纹图投影效率提高44.44%。随后推导了该方法的求解原理,由最高频的3张条纹图直接求得重建所需包裹相位,另外两张条纹图用于对包裹相位进行展开,理论上该方法与传统三频三步算法具有相同的精度。最后进行了4组实验,验证了该方法的重建精度、复杂不连续模型重建能力、不同光照环境中的重建稳定性以及对彩色物体重建能力。结果证明该方法在有效提高测量速度的同时保证了和传统三频三步方法一致的精度和适应性。 展开更多

关键词 相移轮廓术 结构光 三角包裹相位 相位展开

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三维形貌测量中单频相移条纹相位展开方法 被引量：1

16

作者 许少毅 冯廷宇 +1 位作者 邢方方 沈涛 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期1-8,共8页

针对传统相移轮廓术所需采集条纹图数目多、测量效率低的问题,提出了一种傅里叶变换轮廓术辅助相移法展开包裹相位的融合方法。先通过相移法计算出单一高频相移条纹的包裹相位,再对高频相移条纹采用傅里叶变换轮廓术得到初步展开相位,... 针对传统相移轮廓术所需采集条纹图数目多、测量效率低的问题,提出了一种傅里叶变换轮廓术辅助相移法展开包裹相位的融合方法。先通过相移法计算出单一高频相移条纹的包裹相位,再对高频相移条纹采用傅里叶变换轮廓术得到初步展开相位,结合初步展开相位计算包裹相位的条纹级次,根据条纹级次展开包裹相位得到最终展开相位。该方法只需要单一高频相移条纹图,即可得到物体相位信息。通过仿真和实验将该融合方法与传统方法进行了比较,结果表明,所提融合方法较相移轮廓术所需采集的条纹图数量减少66.7%,避免了傅里叶变换轮廓术频谱选择导致的物体细节信息的丢失,计算的相位精度更高,并对滤波窗口的选择不敏感。 展开更多

关键词 三维测量 傅里叶变换轮廓术 相移轮廓术 条纹级次 相位展开

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基于梯形与正弦相移算法的非线性误差校正 被引量：2

17

作者 张国鸣 郝志东 +3 位作者 赵奇 张志文 蔡柏林 李兵 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期304-310,共7页

相移轮廓术是一种广泛使用的光学三维测量方法,其精度不仅受相位展开算法本身的影响,也受测量系统中投影仪和摄像机的非线性影响。理论上,投射更多的相移条纹可减弱非线性误差的影响,但是增加了测量时间。为了提高误差校正的效率,提出... 相移轮廓术是一种广泛使用的光学三维测量方法,其精度不仅受相位展开算法本身的影响,也受测量系统中投影仪和摄像机的非线性影响。理论上,投射更多的相移条纹可减弱非线性误差的影响,但是增加了测量时间。为了提高误差校正的效率,提出了一种基于梯形正弦相移的测量方法。该方法需要两组改进的梯形相移条纹和一幅正弦条纹。梯形条纹提供图像强度信息和条纹级次信息,图像强度信息用来求取系统的非线性响应曲线,进一步消除系统的非线性。正弦条纹经过希尔伯特变换可求得额外的条纹图像,用来计算截断相位信息。经过校正的截断相位信息,可进一步获取精度较高的三维信息。相较于先前的梯形与正弦误差校正方法,该方法的测量效率提高了28%。 展开更多

关键词 相移轮廓术 非线性 梯形正弦相移 希尔伯特变换

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基于结构光的三维重建研究方法

18

作者 曹升薷 荣宪伟 《仪器仪表用户》 2024年第3期33-35,共3页

随着测量技术的不断发展,快速且精准地获取物体三维信息成为研究的热点。传统测量方法存在精度有限且需要在被测物体上添加传感器的问题。因此,提出了根据正弦条纹结构光投影时条纹产生的形变,采用相依轮廓术对目标物的三维重建。在提... 随着测量技术的不断发展,快速且精准地获取物体三维信息成为研究的热点。传统测量方法存在精度有限且需要在被测物体上添加传感器的问题。因此,提出了根据正弦条纹结构光投影时条纹产生的形变,采用相依轮廓术对目标物的三维重建。在提出的模型中,实验结果表明,在重建精度和测量速度等方面都有着优越的性能。 展开更多

关键词 三维重建 相移轮廓术 结构光测量

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基于单帧采集的相移测量轮廓术 被引量：1

19

作者 杨钠 曹益平(指导) 《光学与光电技术》 2022年第3期40-49,共10页

提出了一种基于单帧采集的相移测量轮廓术(Phase Shift Profilometry,PSP),该方法保留了传统相移测量轮廓术的相移特性和高精度的特点,同时又能在实时测量的时候仅采集单帧变形条纹。在传统的N步相移测量轮廓术中,需要投影N(N>2)帧... 提出了一种基于单帧采集的相移测量轮廓术(Phase Shift Profilometry,PSP),该方法保留了传统相移测量轮廓术的相移特性和高精度的特点,同时又能在实时测量的时候仅采集单帧变形条纹。在传统的N步相移测量轮廓术中,需要投影N(N>2)帧相移正弦光栅,并采集N帧变形相移条纹,而且随着N值增大测量精度更高。所提方法只需要投影一帧正弦光栅,并采集一帧变形条纹,同时对相移步数的提高可以让测量精度随之变高,而且在静态测量和实时三维测量中都可以保证单帧采集的特征。此外,该方法的数学模型与传统PSP的相比更加简洁,得到的包裹相位仅与物体本身的高度有关,无需对参考平面和被测物体分别进行相位运算和解调。相比于其他单帧测量方法精度更高,有效地避免了对变形条纹频谱直接滤波带来的频谱缺失,或者是其他基于PSP的实时测量的颜色混叠、动态范围受限的问题。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 单帧采集 实时三维测量 相移测量轮廓术 高精度 单帧变形条纹

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基于混合编码结构光的相移轮廓测量法 被引量：6

20

作者 曾欣怡 伍世虔 陈彬 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第13期249-258,共10页

为了快速、准确地获取空间不连续物体的三维信息,提出了一种既包含相位级次又包含相对相位的混合编码方法。在传统相移轮廓术的基础上,根据De Bruijn序列将相位的级次信息调制到相移图片中,序列的长度为相位的周期数,其中每一个码元对... 为了快速、准确地获取空间不连续物体的三维信息,提出了一种既包含相位级次又包含相对相位的混合编码方法。在传统相移轮廓术的基础上,根据De Bruijn序列将相位的级次信息调制到相移图片中,序列的长度为相位的周期数,其中每一个码元对应一个周期的相位。计算得到相对相位后,将每个周期所对应的码元组成的序列与原序列进行匹配,码元在原序列中的位置则为该周期相位的级次。该方法不需要投影额外的图片来编码相位的周期级次,仅根据投影的相移图片,就可获取相位展开所需要的相位级次以及原始相对相位。实验结果表明,本文方法在只投影拍摄4张图片的情况下,可以还原多种形状的待测物体的三维形貌,重建平板的标准差为0.319 mm。 展开更多

关键词 测量 结构光 相移轮廓术 混合编码 De Bruijn序列

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