高精度光栅投影三维测量系统申报材料

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1、编号：____2015年桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内重点项目立项申报材料项目名称：高精度光栅投影三维测量系统申报学院：电子工程与自动化学院项目申报成员：侯启家周世雄范坚杰易华升田维杰吕品高刘军二○一四年十一月A、申报者情况申报者情况姓名侯启家性别男出生年月199307现学历[A]A大学本科B硕士研究生申报单位电子工程与自动化学院专业智能科学与技术学号1200850107学制4年作品全称高精度光栅投影三维测量系统合作者情况姓名性别学号电话所在单位备注周世雄男120086013013

2、471250152电子工程与自动化学院有无合作者请在此说明：þ有□无范坚杰男130081041115676371407电子工程与自动化学院田维杰男130036022318677381173计算机科学与技术学院易华升男130024013013152530250信息与通信学院刘军男130081032313635176162电子工程与自动化学院吕品高男130083022713152632338电子工程与自动化学院说明：1、必须有申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）或

3、集体作品填写一文学历最高的代表。2、本部分中的各学院签章视为对申报者情况的确认。B、科技发明制作申报作品情况作品全称高精度光栅投影三维测量系统作品分类（在选项上画√）þA.信息技术(包括计算机.电信.通信.电子等)□B.机械与控制(包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等)□C.数理(包括数学、物理、地球与空间科学等)□D生命科学(包括生物、食品等)□E.能源化工(包括能源、材料、生态、环保等)□F.外观设计(包括电脑艺术设计、机械CAD等)作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标1,作

4、品设计目的：通过光栅投影法，实现高精度，高速的非接触式三维测量系统.2,基本思路和创新点：利用投影仪将光栅条纹投射到被测物体表面，通过图像采集设备捕获干涉条纹图像，根据光学关系建立数学模型，得到干涉条纹相位与物体形貌的关系进而求解三维信息,与传统测量系统具有非接触高精度等创新。3,技术关键：(1)数字干涉条纹图像的高速采集与处理(2)投影光栅的自动校正(3)高精度干涉条纹相位解调算法(4)启发式智能折叠相位展开算法4,主要技术指标：通过系统仿真和实际实验，达到高精度的测量，保证系统的有效性和可靠性。(1)高精度:通过数

5、字图像处理技术,实现频率可调的数字光栅,通过投影技术生成数字干涉条纹,可以达到栅距为<=0.80cm，从而保证系统测量精度高于2.0mm。(2)高速：利用高速的数字相机采集，捕获投影光栅图案，经过设计高性能的算法上优化，实现在1s内完成图像的采集，在0.5s内完成相位的解调以及折叠相位的展开，并在1s内完成被测物体三维形貌的生成。作品的科学性先进性(必须说明与现有技术相比.该作品是否有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性说明和参考文献资料)1,科学性：(1)光学系统结构:相机采集图像是三维图像映射到二维图像，并

6、不能得到精确的物体表面三维形状，正是加入了光栅这一维的信息，才可以建立在点线面光栅摄像机被测物体之间的三角关系。(2)高精度相位解调：采用相移法获得相位主值，经过相位展开后获得完整的相位值，根据高度和相位的对应关系，计算出被测物体三维坐标信息,再通过折叠相位和相位解调算法得到图片各点对应完整的相位，最后由自适应滤波技术重建形貌图片。(3)启发式相位展开算法：系统程序在算法上采用了最优算法，实现了从最初仅能测试简单的光栅平面图形，到能够测量人体面型、石膏头像以及铜板表面的完整系统的跨越。2,先进性：(1)传统的投影系统主

7、要有罗奇光栅离焦投影技术、利用声光效应控制光波进行干涉、麦克尔逊干涉等。它们通过光学系统直接产生正弦条纹，其装置相对来说比较复杂较难实现，要获得正弦性、对比度各方面都好的光栅条纹，需要投入很高的成本。在相移方面，这些系统依靠机械移动实现相移，不仅对实验设备要求高，而且相移难以达到精确。提高机械相移的精度将付出较大的代价，这限制了相移法的精度。我们的作品采用数字投影仪，数字投影仪通过直接控制投影面上的投影像素单元，即LCD的液晶单元，DLP的数字微镜元件(digitalmicro-mirrordevice，DMD)单元，

8、可以方便地实现各种模式的投影光栅，光栅周期、对比度也可以很灵活地加以控制，可以实现自适应测量，大大提高了光栅投影系统的应用范围。(2)大多数情况下，一台光学三维测量仪每次进行测量时仅能获得单一视角的物面深度分布图，因此该结果并不能反映物体的完整的三维形状信息。本系统测量仪不仅能获得覆盖整个物面的多个单视角测量结果，还能将其通过坐标