《編碼結構光三維測量為何未進入工業測量領域？》是依託哈爾濱理工大學，由吳海濱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：編碼結構光三維測量為何未進入工業測量領域？
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳海濱
- 依託單位：哈爾濱理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
視覺測量是非接觸三維測量的主要發展方向，其中編碼結構光法的測量準確度高、效率高，最具實用性和發展潛力。但準確度受編解碼方法與拼接技術的限制，仍無法滿足工業全景測量的要求。.本項目為提高測量準確度，分析邊緣格雷碼存在的問題，結合硬體性能的發展提出自適應條紋寬度的邊緣格雷碼；分析條紋寬度對原理誤差修正和邊緣定位的影響，提出條紋寬度的自適應確定方法。為提高點雲拼接準確度，提出方位追蹤與編碼結構光測量系統結合的點雲拼接方案；分析金屬測量物對方位數據的干擾，設計帶通濾波器處理方位數據。針對所提方法，設計組建實驗裝置，進行測量和拼接實驗，對實驗結果進行誤差評價。.研究過程中，進行編碼結構光三維測量和電子追蹤的學科交叉，著重於測量準確度的提高而不拘泥於採樣密度；兼顧設備性能發展對系統實用性的影響而不局限於編解碼方法的研究。有助於促進編碼結構光在工業測量領域的套用。
結題摘要
視覺測量是非接觸三維測量的主要發展方向，其中編碼結構光法具有準確度和效率的綜合優勢，最具實用性和發展潛力。但準確度受編解碼方法與拼接技術的限制，仍未滿足工業全景測量的要求。本項目將編碼結構光和電磁追蹤結合，著重提高全景測量準確度，有助於促進編碼結構光在工業測量領域的套用。 首先，為了降低被測表面高反射率、複雜紋理對編碼結構光的干擾，提出自適應邊緣格雷碼，建立空間採樣頻率與時間窗準則，自適應確定編碼條紋寬度，修正碼值誤判、條紋交疊帶來的測量誤差。實現過程中，為保證解碼準確，設計歸一二值化法和灰度曲線交點邊緣定位法。實驗結果表明，高反射率表面的測量誤差約為0.08mm；汽輪機葉片形狀重建準確真實。 其次，為提高點雲拼接準確度，提出將FASTRAK追蹤與編碼結構光系統結合。分析FASTRAK追蹤拼接原理、拼接裝置設計準則。將拼接與標定融合以保證測量和拼接準確度。實驗結果表明，拼接誤差約為0.03mm，高於光學拼接方法，低於測量誤差因而不影響全景測量準確度，拼接速度接近實時。 再次，通過誤差分析提出測量裝置設計準則，套用市售設備組建裝置；提出並採用正交格雷碼結合張氏法進行裝置標定；對裝置進行B類和A類不確定度評價。實驗結果表明，在600720mm深度範圍內，單視角測量誤差約穩定在0.08mm。 最後，為將編碼結構光三維測量高準確度、抗干擾的研究成果推廣套用，以彩色表面(瓷器)為對象，進行形狀和顏色的綜合重建，實現網路客戶端互動瀏覽重建景物。提出利用表面幾何特性的顏色耦合與顏色失衡校正方法。 此外，裝置的測量準確度和抗干擾能力基本符合金屬零件的一般測量需求，但略低於預期目標。主要原因是裝置的結構精度不足和市售設備精度不足，需採用精密機械加工和小量程(顯微)設備以進一步提高準確度。 本成果可直接套用於自適應光學、光學測量等技術領域，在製造業、航空航天、醫學等行業具有廣泛套用。
