基于彩色条纹投影术的三维形貌测量.pdf

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1、第３８卷第８期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ８２０１７年８月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＡｕｇ．２０１７基于彩色条纹投影术的三维形貌测量１１，２白雪飞，张宗华（１．河北工业大学机械工程学院天津３００１３０；２．哈德斯菲尔德大学精密技术中心哈德斯菲尔德ＨＤ１３ＤＨ）摘要：物体表面三维形貌数据的获取在智能制造、航空航天、文物保护、医疗卫生、远程教育等领域有着广泛的应用。三维形貌数据的获取受限于系统硬件的性能，特别是现有数字投影系统的投影速度，无法快速测得物体面形的三维形貌。彩色成像和投

2、影系统的出现，为并行多颜色通道三维成像系统提供了新的研究方向。详细综述了基于彩色条纹投影术的三维形貌数据测量研究的现状。具体包括彩色条纹投影术的基本原理、彩色条纹调制和解调相关技术、三维成像系统的标定、以及未来的研究方向。接着给出几个利用彩色条纹投影术获取物体表面三维形貌和彩色纹理的实例。为彩色条纹投影术测量物体表面三维形貌数据提供了详尽的综述，并指明了未来潜在的研究新方向。关键词：彩色条纹投影；三维标定；相位计算；三维测量；色差中图分类号：ＴＨ７０１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０３５３Ｄｓｈａｐｅｍｅａｓｕ

3、ｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ１１，２ＢａｉＸｕｅｆｅｉ，ＺｈａｎｇＺｏｎｇｈｕａ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｒｅｆｏｒＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｕｄｄｅｒｓｆｉｅｌｄ，ＨｕｄｄｅｒｓｆｉｅｌｄＨＤ１３ＤＨ，ＵＫ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：３Ｄｓｈａｐｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｏｂｊｅｃ

4、ｔｓｕｒｆａｃｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ａｅｒｏｓｐａｃｅ，ｃｕｌｔｕｒａｌｒｅｌｉｃｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，ｒｅｍｏｔｅｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，３Ｄｓｈａｐｅｏｆｏｂｊｅｃｔｃａｎｎｏｔｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ

5、ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｃｏｌｏｒｉｍａｇｉｎｇａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒ３Ｄｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｐａｒａｌｌｅｌｃｏｌｏｒｃｈａｎｎｅｌ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆ３Ｄｓｈａｐｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂｙｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇａｎｄｃａｐｔｕｒｉｎｇｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｉｍａｇｅｓｏｎｔｈｅｏｂｊｅｃｔｓｕｒｆａｃｅｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｐｒ

6、ｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎ，ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ３Ｄｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌｃａｓｅｓｔｕｄｉｅｓａｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅ３Ｄｓｈａｐｅａｎｄｃｏｌｏｕｒｔｅｘｔｕｒｅｕｓｉｎｇｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐｒｏｊｅｃｔ

7、ｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅ３Ｄｓｈａｐｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐａｔｔｅｒｎｉｍａｇｅｓｏｎｔｈｅｏｂｊｅｃｔｓｕｒｆａｃｅｅｌａｂｏｒａｔｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｉｓｓｕｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｏａｄｖａｎｃｅｔｈｅ３Ｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｏｕｒｆｒｉｎｇｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；３Ｄｃａｌｉ

8、ｂｒａｔｉｏｎ；ｐｈａｓｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；３Ｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｃｈｒｏｍａｔｉｃａｂｅｒｒａｔｉｏｎ［１３］在学术界和工业界得到广泛研究和应用。条纹可为［４］［５６］［７８］［９］０引言正弦形状、二值化形状，三角形、梯形以及锯［１０］齿形等，其中正弦和二