《先進制造中高性能光柵投影三維測量研究》是依託東南大學，由達飛鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：先進制造中高性能光柵投影三維測量研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：達飛鵬
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光柵投影三維測量技術具有量程大、非接觸、速度快、柔性好、精度較高等優點，是先進制造領域中最有發展前景和套用價值的光學三維測量方法之一。隨著先進制造等相關實際套用領域的更高要求和相關研究領域科學技術的快速發展，對光柵投影三維測量技術也提出了更高的要求，如何實現高性能的光柵投影三維測量系統面臨著挑戰。高性能不僅包括高精度，還包括快速測量、測量魯棒性強、易實現以及針對複雜物體能進行可靠測量等性能指標。申請人在前一個國家自然基金的資助下，圍繞提高光柵投影三維測量的精度開展了較為深入的研究，已取得了較好的研究進展，並在取得的理論研究成果基礎上，自主開發了光柵投影三維精密測量系統。本項目擬在此基礎上，重點研究基於相移算法的、變換方法的以及彩色光柵的光柵投影三維測量方法中存在的若干關鍵問題，並研究主值相位展開等關鍵技術，希望有所突破，以提高光柵投影三維測量的性能。
結題摘要
先進制造中光柵投影三維測量的效率與精度問題是當今研究的熱點之一，也是影響製造業生產效率提高的重要因素。本項目分別對從系統模型到最終點雲處理的各關鍵技術進行了深入研究，提出了若干新的方法和技術，包括： （1）新的測量模型：對投影儀，投影的光柵條紋以及攝像機綜合最佳化建模，不要求滿足傳統模型的位置關係約束條件,簡化了系統校準過程。使得系統結構易於實現，從系統模型上提高了測量系統的精度和穩定性。 同時針對彩色編碼光柵，提出了一種基於互補彩色光柵的三維測量方法。 （2）新的基於二次曲線與直線的混合標定方法。該方法拋棄了利用點對點關係的標定方法,轉而利用二次曲線方程及直線方程在兩種坐標系下相對應的關係進行標定 （3）為了提高多攝像機標定實現的方便程度和增加參考標定板的多樣性,採用極坐標設計標定板並以此來進行攝像機參數的標定.根據設計好的標定板確定世界坐標下的特徵點,識別相應的特徵點在圖像坐標的位置,匹配特徵點在圖像坐標和世界坐標的位置關係後完成攝像機的標定。 （4）新的相位提取方法：提出了一種基於希爾伯特-黃變換的自適應相位提取法。可有效克服模式混疊問題,可在有效去除噪聲和背景分量的同時儘量保留細節相位信息,有較好的自適應性及穩健性,測量精度高。 （5） 針對相位編碼法以及小波變換法分別提出了新的相位展開方法。將PWM調製技術引入到相位編碼法，削弱了系統的非線性影響。該技術可以用於正確相位展開，提高測量系統可靠性。在使用小波變換得到變形光柵圖像的相對相位分布的基礎上，利用小波變換脊處的尺度因子建立質量圖指導相位展開，這種質量圖建立方法有效反映了變形光柵圖像各點的可靠性。 （6）在點雲處理方面，針對海量點雲數據提出了基於模糊熵疊代的點雲精簡算法，在後續配準方面分別提出了基於法向量以及點雲幾何特徵的新拼接方法，克服了傳統ICP算法對於點雲初始位置要求的局限性。
