基于声光偏转器的三维数字成像技术研究

论文摘要

本论文在相位映射的数字成像技术领域,围绕着如何快速地获取物体表面三维传感数据所存在的关键问题开展了较为系统的研究。做了以下工作:1.建立了相位成像法的光学模型,研究了本文所用的条纹分析技术,包括傅里叶变换和改进的时间相位展开算法,并建立了由条纹图解码所得到的空间相位分布与物体三维几何坐标的映射关系。2.研究了直接数字频率合成以及声光偏转器的原理,在此基础上提出了一种新的基于直接数字频率合成的时序变频正弦结构光条纹生成方法,利用该方法研制了声光投影装置,并进行了实验,并给出了实验结果。3.建立了摄像机模型,分析比较了几种不同的摄像机标定方法。从理论上详细分析了平面标定法的各个步骤,并对基于声光投影装置的多分辨三维成像系统的摄像机进行了标定实验。4.建立了基于声光偏转器的三维成像实验系统,并对阶梯物体进行了三维数字成像实验,实验结果显示了本系统的可行性及有效性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三维测量技术综述
• 1.3 基于计算机视觉的三维测量方法综述
• 1.3.1 近景摄影测量法
• 1.3.2 立体视觉测量
• 1.3.3 结构光测量
• 1.3.4 Shape from X
• 1.4 选题意义
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 相位成像法
• 2.1 光路模型
• 2.2 投影条纹图相位解调的基本原理
• 2.2.1 折叠相位
• 2.2.2 展开相位
• 2.3 物体表面高度与相位的关系
• 2.4 本章小结
• 第三章 声光投影装置原理及其设计
• 3.1 射频驱动源 DDS
• 3.1.1 直接数字合成（DDS）技术
• 3.1.2 AA.DDS.57-107.B4 型 DDS
• 3.2 声光偏转器
• 3.2.1 声光效应
• 3.2.2 布喇格声光衍射
• 3.2.3 声光偏转器
• 3.3 变频条纹投影装置及其原理
• 3.3.1 变频条纹投影装置设计
• 3.3.2 变频条纹投影装置的工作原理
• 3.3.3 变频条纹投影装置的调节
• 3.4 条纹间距的标定
• 3.5 实验过程及结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 摄像机标定方法研究
• 4.1 摄像机成像模型
• 4.1.1 摄像机线性模型
• 4.1.2 摄像机非线性模型
• 4.2 平面标定法
• 4.2.1 线性算法阶段
• 4.2.2 非线性优化阶段
• 4.3 标定算法实验及结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于声光投影装置的三维成像实验
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验过程及结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢