《微小物體光柵投影三維測量關鍵技術研究》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：微小物體光柵投影三維測量關鍵技術研究
- 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非接觸、速度快、數據量大、精度較高等優點，是先進制造領域中最重要的光學三維測量方法之一。隨著先進制造等套用領域的需求拓展和研究領域相關技術的快速發展，對光柵投影三維測量技術也提出了更高要求，如何實現微小尺寸物體光柵投影三維測量面臨著挑戰。申請人在國家自然科學基金資助下，對光柵投影三維精密測量的諸多關鍵技術進行了較為深入和持續的研究，並在理論研究基礎上，自主開發了光柵投影三維精密測量原型系統。本項目擬在此基礎上，以實現微小尺寸物體測量為目標，重點研究顯微系統構建、小視場系統標定、非線性校正、高質量相位信息獲取等關鍵問題，設計高解析度光學顯微系統，提出新的小視場系統標定、投影光柵模式校正、基於變換法的相位求解、彩色光柵投影以及三維數據配準等方法。基於此，實現微小尺寸物體(幾十微米/幾十毫米)光柵投影三維測量原型系統。
結題摘要
作為現代結構光投影三維測量方法之一，光柵投影三維測量技術（FPP, fringe projection profilometry）具有測量速度快、測量精度高、獲取數據量大、測量設備簡單和對環境光較為魯棒等特點，在先進制造、虛擬現實、工業檢測和文物保護等諸多領域得到了廣泛套用和深入研究。近年來，隨著新型加工製造工藝的迅速發展以及機械、電子、生物醫療和新型材料等領域中微型器件的套用越來越廣，針對尺寸微小的物體的精密測量變得越來越重要。本項目主要研究如何將 FPP 測量技術用於微小尺寸物體三維測量場景當中，深入研究其中的系統光學設計、系統參數標定、相位展開與相位質量提升，以及點雲處理等若干關鍵問題，具體如下： （1）根據微小物體尺寸的不同，分別構建了針對10mm-50mm的微小物體和1mm以內微小物體兩種不同的基於光柵投影技術的光學測量系統。 （2）針對兩種測量系統分別提出了兩種相應的系統標定方法：基於遠心成像的 FPP 測量系統標定算法，將遠心成像相機標定至 0.07 個像素的重投影誤差，大幅提高了系統測量精度；基於體視顯微鏡的 FPP 測量系統標定算法，解決了在套用景深較小情況下傳統標定方法不適用的問題。 （3）提出基於全自動多重曝光的高動態範圍三維測量方法，可以準確簡便地獲得具有高動態範圍的三維測量結果。 （4）針對在測量微小尺寸物體時採集的圖像中容易出現由各類全局光照引起的局部模糊現象，提出一種模糊狀態下的相位誤差校正算法對相位誤差進行補償；同時為了進一步提升測量速度，提出並實現了散焦狀態下快速相位展開與相位誤差補償等方法。 （5）針對三維點雲數據，提出了新的點雲精簡、配準和壓縮算法，該類算法在點雲後處理的實際套用中均可靠高效。 （6）在完成項目既定任務之外，項目組還在已有成果基礎上開展了其他相關研究如多視圖三維重建、三維人臉採集與識別等，均取得較好研究成果。
