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《华侨大学》 2004年
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基于彩色光栅投影的三维反求技术研究

林俊义  
【摘要】:光学三维测量技术是信息光学研究的前沿技术,它在生产自动化、机器视觉、CAD/CAM/CAE、医学等领域有着广泛的应用前景,但是如何快速、准确地测出物体的三维形貌信息仍然是个重要而困难的课题。本文对面结构光栅投影法进行了深入的研究和探讨。面结构光栅投影法能快速、准确地获取三维物体的形貌信息,而且具有测量过程完全非接触、测量速度快、测量数据空间分辨率高和系统成本低等优点;系统软件的实现充分利用了面向对象的特点,使得软件的维护和扩充非常方便。本文主要进行了以下几个方面的工作: 1.详细分析了面结构光栅投影法的原理及存在的不足,推导了其原理的数学模型及原理性补偿的公式。 2.对面结构光栅投影法中,存在横截光栅条纹方向采样分辨率不高的现象,提出了利用移物法来提高其分辨率的方法,达到了改善的效果。 3.对于存在的系统测量高度问题,提出了利用彩色编码光栅进行投影,扩展了光栅周期,提高了高度测量能力;同时利用软件技术,提高了系统测量的适应性。 4.结合快速成型技术的要求,利用商业软件对获得的三维点数据进行了STL文件的重构及优化。 5.在Visual C++6.0开发平台上,完成了基于STL文件的可视化曲面拼接工作,并用面向对象的模块化开发方式完成了整个系统的初步软件开发工作。 本论文的创新之处在于:采用移物法来提高光栅条纹对物体表面的采样分辨率;以经过颜色编码的光栅进行投影,把相邻的几种不同颜色的条纹当作为一个光栅周期,从而提高了系统的高度测量能力;运用三点标志法,并结合人机交互的方式实现了曲面的快速拼接。
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