基于相移法激光三维重构的研究
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。
三维重构;正弦调制激光;相移法;声光调制;条纹投影
哈尔滨工业大学
硕士
物理电子学
李思宁
2019
中文
TP391.41
2020-01-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）