三维成像相关技术的研究

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1、ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologySTUDYONTECHNIQUESOF3DIMAGINGbyJingZhaoSupervisor:Prof.ZhangZonghuaMarch2012ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.50975201)i原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本

2、人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分

3、内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：i河北工业大学硕士学位论文三维成像相关技术的研究摘要基于结构光投影的三维形貌测量方法由于其高分辨率、非接触、无破损、数据获取速度快等优点而被公认为最有前途的三维测量方法，其在工业检测、质量控制、逆向设计、虚拟现实、文物数字化和人体测量等众多领域具有广泛的应用前景。其中基于变换算法的相位测量技术用一幅条纹即可重建复杂物体的三维形貌，因此可用于实时测量动态物体。目前

4、，测量向两个相反方向发展，一是测量尺寸特别大的物体，一是测量尺寸微小的物体。本文受国家自然基金项目“基于显微条纹投影术的全视场MEMS三维形貌和运动参数表征”资助，研究了基于变换算法的相位求解方法，搭建了基于数字条纹投影的小视场三维成像系统，获得小物体三维形貌的相位测量方法。论文的主要研究内容包括：1.分析了国内外三维形貌测量方法的研究现状。基于结构光投影的三维主动测量术，选定一种高精度高效率的方法测量微小器件的三维形貌。2.研究利用傅里叶变换轮廓术获得物体三维轮廓信息的方法，指出其不适合测量表面有大梯度或非连续物体的缺点。进一

5、步研究了窗口傅里叶变换、小波变换的测量方法及优缺点。3.从模拟实验和实物实验两方面对傅立叶变换轮廓术、窗口傅里叶变换轮廓术、小波变换轮廓术三种算法进行比较。4.搭建了一个小视场三维成像系统，对系统Z方向进行了标定，并完成了对微小物体的测量。关键词：三维成像，傅里叶变换轮廓术，窗口傅里叶变换轮廓术，小波变换轮廓术，条纹投影，相位计算i小视场三维成像系统相关技术的研究STUDYONTECHNIQUESOF3DIMAGINGABSTRACTThestructuredlightprojectionbasedthree-dimension

6、al(3D)measuringmethodsarethemostpromisingtechniquebecauseofhighresolution,non-contact,withoutdamageandhighspeed.Theyhavegreatpotentialapplicationsinindustrialinspection,productqualitycontrol,reverseengineering,virtualreality,cultureheritagedigitizationandhumanbodymea

7、surement,andsoon.Basedonphasemeasurementtechnologybytransformalgorithm,thiskindofmethodcanreconstruct3Dobjects’shapehavingcomplicatedsurfacebycapturingonefringepatternimage.Therefore,itcanbeusedformeasuringreal-timedynamicobjects.Atpresent,theresearchdevelopstotwoopp

8、ositedirections:oneismeasuringbigobjects;theotherismeasuringmicroobjects.SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.5