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基于相移法激光三维重构的研究

2020-12-02阅读(963)

基于相移法激光三维重构的研究

论文摘要

随着科学技术的发展,三维轮廓测量技术的需求也在日益增加。近年来,相移法三维轮廓成像技术作为目前使用最广泛的一种结构光三维轮廓测量技术,在众多领域,如医学、质量控制、机械工程、机器人引导和工业检测等具有非常大的应用前景。对于三维轮廓测量技术而言,测量精度是其非常重要的一个指标,而光源的调制方式是影响其的一个重要因素。本文的研究方向是,搭建基于声光调制和MEMS振镜扫描的相移法激光三维成像系统,在此基础上,研究正弦调制激光的不同方式对于探测精度的影响。1.从三种不同的条纹投影方式出发,综述了国内外在相移法成像技术方面的研究进展,阐述了各自的优劣;并总结了采用声光调制和MEMS振镜扫描搭建相移法成像系统的优势。2.介绍了相移法成像的相关原理,包括相移法、扫描投影原理及解算模型,相位展开算法,系统标定的原理;对相移法三维成像的精度进行了分析,确定了衡量探测精度的误差计算方法;确定了本论文的理论仿真和实验的研究方案。3.根据成像原理设计了仿真实验并成功还原了平面和球面,证实相移法成像的可行性;在此基础上研究了CCD图像存储格式和存储深度、噪声、正弦调制的调制深度、调制频率和非正弦化误差对探测精度的影响;实现了相位展开算法,测试了其解算效果;4.测试了系统搭建所需的仪器的参数,根据实验需求确定了相关参数,并在此基础上搭建了基于声光调制和MEMS扫描投影的相移法激光三维成像系统,测试了调制深度对探测精度的影响;又利用半导体激光器作光源进行了实验,研究了调制频率对实验的影响;最终探测系统的均方根误差可以达到6.0417mm;并且利用探测系统探测了台阶、曲面、石膏像等不同精度的目标,能成功还原其三维细节。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题背景及研究的目的和意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 国外研究现状
  •     1.2.2 国内研究现状
  •     1.2.3 国内外文献综述
  •   1.3 本文的主要研究内容
  •   1.4 论文的研究方案
  •     1.4.1 理论仿真的研究方案
  •     1.4.2 实验的研究方案
  • 第2章 基于相移法激光成像的三维重构的原理
  •   2.1 引言
  •   2.2 相移法三维成像的相关原理和算法
  •     2.2.1 相移法三维成像的基本原理
  •     2.2.2 相位展开算法原理
  •     2.2.3 系统标定
  •     2.2.4 相移法激光三维成像的精度研究
  •   2.3 本章小结
  • 第3章 基于相移法激光成像的三维重构的仿真实验
  •   3.1 引言
  •   3.2 相移法三维成像系统的仿真实验
  •   3.3 相位展开算法的仿真实验
  •   3.4 相移法激光成像系统的精度研究
  •     3.4.1 CCD的存储格式及存储深度对探测精度的影响
  •     3.4.2 调制非正弦化对探测精度的影响
  •     3.4.3 调制深度对探测精度的影响
  •     3.4.4 调制频率对探测精度的影响
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 基于相移法激光成像的三维重构的实验
  •   4.1 引言
  •   4.2 声光外调制系统的搭建方案
  •   4.3 声光外调制探测系统的搭建
  •     4.3.1 光纤耦合器的耦合效率测试
  •     4.3.2 声光调制器的参数测试
  •   4.4 基于声光外调制探测系统的探测实验
  •   4.5 基于半导体激光器内调制探测系统的探测实验
  •   4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈颖庆

    导师: 李思宁

    关键词: 三维成像,相移法,声光调制,条纹投影

    来源: 哈尔滨工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学

    单位: 哈尔滨工业大学

    分类号: TN249

    DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004560

    总页数: 59

    文件大小: 6913K

    下载量: 137

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