基于相位计算的双视角三维测量系统

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1、分类号：TH741密级：UDC：编号：20142120313河北工业大学硕士学位论文基于相位计算的双视角三维测量系统论文作者：安晶晶学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：张宗华职称：教授资助基金项目：教育部“创新团队发展计划”（IRT1232）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyDUAL-VIEW3DMEASUREMENTSYSTEMBASEDON

2、PHASECALCULATIONbyAnJingjingSupervisor:Prof.ZhangZonghuaMay2017ThisworksupportedbytheProgramforChangjiangScholarsandInnovativeResearchTeaminUniversity(IRT1232)原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，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

3、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：2017.5.22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：2017.

4、5.22导师签名：日期：2017.5.22摘要在光学三维测量技术中，相位辅助三维光学测量技术具有实现简单、精度高、分辨率高、测量时间短、非接触等的优点，一直以来都是国内外研究的热门课题，已经受到了极大的关注并且被广泛的应用于工业设计、生物医学、在线监测、机器视觉等各个领域。传统的单视角三维测量系统由于遮挡和阴影等问题会存在十分明显的数据缺失现象。为克服这一弊端，本文研制了基于相位计算的双视角三维测量系统。首先基于双视角检测原理提出测量方案和系统构成。根据条纹投影三维测量原理，通过对绝对相位的计算分别得到物体的两片点云数据。系统的标定是

5、保证双视角三维测量系统精度的关键。本文对多项式标定法以及反相机标定法进行了原理分析和比较，并对标定过程中标定板上圆环的离心偏差进行校正。校正前后圆环中心定位精度可提高50%。然后搭建双视角三维测量所需的硬件平台，并设计软件程序实现了系统所涉及的图像采集、相位计算、系统标定、三维显示等功能。对此系统进行标定实验，比较两种标定结果可知：多项式法精度高但测量范围依赖于标定板的摆放位置；反相机法操作更简单，视场及景深范围更大，但其精度不如前者。最后对三维物体进行测量，将获得的两片三维点云数据显示在同一坐标系下，最终得到一无遮挡、高精度的完整三

6、维点云。与单视角三维测量系统相比数据更加全面。因此，本文的双视角三维测量系统不但可以有效避免阴影问题，而且能够增大测量视场，有利于物体整体形貌的测量。关键字：双视角测量条纹投影系统标定相位计算ABSTRACTInopticalthree-dimensional(3D)measurementtechnology，phase-aidedoptical3Dmeasurementhastheadvantagesofsimpleimplementation,highaccuracy,highresolution,rapidmeasurement

7、,non-contact,etc.,andhasalwaysbeenahotresearchsubjectsathomeandabroad.Ithasreceivedgreatattentionandbeenwidelyappliedinindustrialdesign,biomedicine,on-linemonitoring,machinevisionandvariousfields.Duetotheproblemsofshadeandshadow,traditionalsingleview3Dmeasurementsystemw

8、illexistthephenomenonofdatamissingobviously.Toovercometheshortcomings,thispaperhasdevelopedadual-view3Dmeasure