基于結(jié)構(gòu)光的大物體三維測(cè)量關(guān)鍵方法的研究.pdf

1、三維測(cè)量在現(xiàn)代工業(yè)制造包括產(chǎn)品尺寸檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量控制、逆求工程、機(jī)器人視覺、人臉識(shí)別、3D打印及其他工業(yè)生產(chǎn)中都具有廣泛的應(yīng)用?；诮Y(jié)構(gòu)光的條紋投影輪廓術(shù)由于其非接觸、全場(chǎng)測(cè)量和易于信息處理等優(yōu)點(diǎn)，受到諸多相關(guān)學(xué)者探討與研究，在三維測(cè)量中具有重要意義。
　　隨著科技的發(fā)展，大面型尺寸的測(cè)量、檢測(cè)逐漸成為工業(yè)產(chǎn)品制造的關(guān)鍵問題和發(fā)展趨勢(shì)，并成為三維測(cè)量領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。如在航空航天領(lǐng)域，飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，汽車、船舶

2、等，其測(cè)量面積大，被測(cè)面復(fù)雜，精度要求高，傳統(tǒng)的三維測(cè)量方法很難滿足該領(lǐng)域的測(cè)量要求。基于結(jié)構(gòu)光的大物體三維拼接測(cè)量方法在其完整的三維信息獲取方面有著重要意義。
　　針對(duì)大物體三維測(cè)量，當(dāng)采用相交軸測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，通常出現(xiàn)如下問題。第一，受其遠(yuǎn)距離、大視場(chǎng)、復(fù)雜大幅面等測(cè)量條件的影響，參考平面上的投影光柵條紋周期展寬嚴(yán)重，另外，CCD鏡頭的非線性畸變等，都將影響大物體三維面形測(cè)量精度。第二，受大物體幾何尺寸的約束，其單幅面測(cè)量范圍受限

3、，無法通過一次性測(cè)量獲得其完整三維信息。故本文將從下面幾個(gè)問題進(jìn)行相關(guān)探討和研究：
　　由于CCD鏡頭非線性畸變的存在，采用了一種有效的CCD鏡頭畸變校正方法。自CCD相機(jī)標(biāo)定基礎(chǔ)上，建立基于牛頓迭代法的CCD相機(jī)鏡頭畸變校正模型。同時(shí)改進(jìn)提出了一種靈活、簡(jiǎn)單的，利用已標(biāo)定的相機(jī)來標(biāo)定投影儀的方法。
　　根據(jù)大物體的相位解包裹和參考平面上投影條紋周期的變換規(guī)律，采用了一種基于參考平面上條紋周期校正的時(shí)間相位展開法的理論模型，

4、在保證其高精度的情況下完成被測(cè)物單幅面三維測(cè)量。利用單目視覺三維拼接技術(shù)，分別采用基于全局坐標(biāo)系與LM優(yōu)化算法結(jié)合的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換拼接方法和基于柱坐標(biāo)系的大物體三維拼接測(cè)量方法，獲得大物體完整的三維數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)其單幅面測(cè)量受限問題。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所使用的CCD鏡頭畸變校正方法對(duì)其非線性畸變校正有良好的效果?；跅l紋周期校正的時(shí)間相位展開法，在實(shí)現(xiàn)參考平面投影條紋周期校正基礎(chǔ)上，能準(zhǔn)確獲取被測(cè)面面形，提高測(cè)量精度。在結(jié)構(gòu)光單