基於遠心成像和廣義S變換的精密三維視覺測量

《基於遠心成像和廣義S變換的精密三維視覺測量》是依託深圳大學，由李東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於遠心成像和廣義S變換的精密三維視覺測量
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李東
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

隨著科學技術與製造業的發展，特別是微加工和微電子MEMS 技術的發展，對微小尺寸的測量要求越來越迫切。本項目研究基於遠心成像和廣義S 變換輪廓術的微小尺寸動態三維視覺測量技術。不同於傳統視覺測量的透視投影（針孔攝像機模型），本項目提出採用遠心成像技術解決微小物體三維測量中投影結構光和顯微成像景深受限的問題，並研究由此引出的遠心成像測量系統的數學建模、標定技術及其立體重構技術；研究基於S 變換的條紋解相方法，建立廣義S變換對條紋信號處理的理論模型，分析視窗參數對解相精度、噪聲抑制等的影響，在此基礎上提出改進的自適應視窗參數選擇算法，利用脊分析技術實現單幀條紋圖案的高精度解相；基於上述研究結果，實現對複雜微小尺寸物體的高精度三維視覺快速測量。本項目提出新的三維視覺測量思路，其研究成果將豐富和補充視覺測量理論，推動相位分析技術的發展,為發展新型視覺測量系統裝備提供基礎。

結題摘要

隨著科學技術與製造業的發展，特別是微加工和微電子MEMS 技術的發展，對微小尺寸的測量要求越來越迫切。本項目研究基於遠心成像和廣義S 變換輪廓術的微小尺寸動態三維視覺測量技術。不同於傳統視覺測量的透視投影（針孔攝像機模型），本項目提出了採用遠心成像技術解決微小物體三維測量中投影結構光和顯微成像景深受限的問題，並研究由此引出的遠心成像測量系統的數學建模、標定技術及其立體重構技術；研究基於S 變換的條紋解相方法，建立了廣義S變換對條紋信號處理的理論模型，分析視窗參數對解相精度、噪聲抑制等的影響。本項目建立了考慮畸變的遠心成像系統模型，提出設計了一種高精度的遠心攝像機和雙目遠心測量系統的標定算法，並在此基礎上實現了遠心三維系統的極線幾何約束和立體重構。在S變換單幅條紋解相方面，採用計算機仿真和實驗驗證手段分析了視窗參數對相位求解偏差、噪聲抑制等影響，在此基礎上提出了一種改進的自適應視窗的廣義S變換解相技術和一種基於S變換“脊”的快速相位展開方法，大幅提高了單幀條紋解相精度和解相速度。基於上述研究結果，本項目搭建了遠心三維測量系統，對BGA封裝的電子晶片以及其他微小物體進行三維重建套用研究。實驗結果證明了本項目所提出技術的正確性，可實現對複雜微小尺寸物體的高精度三維視覺快速測量。本項目提出新的遠心三維視覺測量技術和基於S變換的單幀解相技術，豐富和補充了視覺測量理論，為發展新型視覺測量系統裝備提供了理論和技術基礎。