基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究

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1、万方数据国内图书分类号：TH741工学博士学位论文基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究博士研究生：导师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：王洋于晓洋工学博士测试计量技术及仪器测控技术与通信工程学院2014年6月哈尔滨理工大学万方数据ClassifiedIndex：TH741DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringResearchon3DMeasurementMethodofAnalogCodingStructuredLightbasedoncandid

2、ate：Supervisor：，一、1‘1、‘'r—n●乙Illnese．Kemalnaer111eoremAcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Dateof0ralExamination．University：WangYangProf．YuXiaoyangDoctorofEngineeringTestandMetrologyTechnology一，一-andInstrumentJune，2014HarbinUniversityofScienceandTechnology万方数据哈尔滨理工大学博士学位论文原

3、创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究》是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：2014年6月10日哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书《基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文

4、的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密口。(请在以上相应方框内打4)作者签名：j乞群日期：2014年6月10日导师签名：亏日期：2014年6月10日万方数据摘要基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究要非接触三维自动测量是人们普遍关注

5、的问题，在工业生产和现实生活中有着广阔的应用前景。其中，采用时间编码方式的结构光三维测量方法成为最为重要的发展方向，特别是模拟编码结构光法因具有采样密度高、分辨率高、测量速度高的优点而成为一种最具实用性和发展潜力的方法。然而，折叠相位误差和折叠相位展开一直是制约其发展和应用的两个关键难题。因此，本文针对编码结构光三维测量方法进行研究，提出基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法，包括简便快速的相位展开方法和效果显著的折叠相位误差校正方法，以实现复杂景物表面三维形状测量的目的。在现有的相位展开方法中，中国剩余定理以其最大相位展开范围成为

6、最具发展前景的相位展开方法，但其抗干扰能力差，运算速度慢，难以直接应用于工程实际。因此，本文在定义实数剩余测量误差容限的前提下，提出基于实数剩余小数差判据的中国剩余定理工程化快速求解算法。通过理论仿真实验，从不同类型实数剩余测量误差和大数据量的运算结果，对本文提出的方法定量定性地进行验证和评价。结合余弦相移、三角形相移和梯形相移折叠相位获取方法，提出基于中国剩余定理工程化快速求解方法的模拟编码结构光编解码方法，根据装置数学模型获得景物表面的三维信息。通过分析编码图像随机噪声引起的折叠相位测量误差，确定编码图案的编码节距和灰度调制范围，完成

7、投射编码图案设计。针对平面和球面进行仿真实验，验证本文三维测量方法的有效性，同时与外差展开法和CRT搜索法进行仿真实验对比分析。在通过实验获取相机一投影仪灰度响应实验曲线的基础上，针对装置伽马响应非线性导致的折叠相位测量误差，提出并实现一种快速全量程折叠相位误差校正补偿方法，其中结合编码图案预编码与折叠相位补偿来实现测量范围内折叠相位测量误差的校正补偿。对该相位误差校正方法进行理论分析和实验验证。万方数据哈尔浜理工大学工学博士学位论文基于本文方法构建三维测量装置，建立该装置的无约束非线性映射数学模型，给出装置标定方法并完成标定实验。基于本

8、文提出的三维测量方法和构建三维测量装置，进行三维测量实验。实验包括，本文测量装置数学模型的验证实验，本文工程化解法的验证实验，本文测量方法的验证实验，本文测量方法和测量装置测量准确度实验和复杂