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数字相移三维测量系统及相位误差校正技术的研究

褚利文  
【摘要】:近年来,基于数字相移技术的结构光三维测量成为了研究热点,众多研究者根据相移原理,提出了多种相移方法,构建了不同的测量系统。但是,数字相移测量中的高精度相位误差校正尚有待进一步研究。本文以数字相移三维测量为研究课题,重点研究相位计算方法,数字投影特性和相位误差的分析与校正。 相位计算包括相对相位计算和相位展开两个部分,是数字相移技术的理论基础。本文系统介绍了现有相对相位算法和相位展开算法,在理论分析对比各算法特点的基础上,通过实验验证了不同算法对复杂不连续物体表面的相位计算和三维重构。 数字投影技术的发展推动了数字相移技术的发展,本文详细阐述了数字投影机的工作原理,在此基础上针对数字投影机在数字相移技术中的应用,重点研究了数字投影机的像素化与Gamma畸变对投射出的条纹图案的影响。 数字相移技术中,数字投影机导致的像素化与Gamma畸变是相位误差的主要来源。本文通过理论分析和实验验证研究了相位误差的规律,重点研究了对数字投影机的Gamma非均匀分布特性,并在此基础上提出了基于像素的相位误差查找表的通用相位误差补偿技术。实验结果表明,本文算法能够有效的校正相位误差,提高了三维测量的精度。


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