一、FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术（论文文献综述）
何周旋[1]（2021）在《基于相位的线结构光复杂形面测量方法研究》文中指出随着制造技术对复杂形面廓形检测技术的要求不断提高,发展一种具有360°轮廓的三维测量技术变得越来越重要。然而,现有的面结构光测量方法因为光线遮挡,难以单次完成测量任务。线结构光测量方法可以克服遮挡问题,但在光条中心提取时,易受噪音影响,同时存在断线、歪曲等问题。因此,本文在深入研究线结构光三维测量技术的基础上,发展了一种基于相位的线结构光复杂形面360°测量方法,主要完成工作如下:（1）首先,研究了结构光测量原理,分析论证了基于面结构光的测量过程中不足,设计并搭建了基于线结构光的360°实验测量装置,应用基于混合自适应线结构光光刀细化技术,进行了三维测量实验,研究发现传统光条中心提取过程中存在光刀中心断线、歪曲等问题。（2）针对上述问题,提出了基于相位的线结构光360°叠合条纹解调技术,建立了360°光条叠合图的构建方法,并利用二维傅里叶变换实现了叠合图测量相位的提取。通过改变噪音水平,分析了基于强度传输方程（TIE）的去包裹方法的性能,采用离散余弦变换（DCT）展开了测量相位。进而,对光条叠合的载频条纹图进行相位解调和去包裹实验,实现测量相位求解,证明发展的基于相位的线结构光解调技术的正确性。（3）为了避免傅里叶变换相位解调技术存在的频谱混叠、泄露问题,基于Riesz变换的数字相移解调技术,提出了一种单帧叠合条纹图数字相移解调方法;实现了光条叠合条纹图的90°、180°、270°数字相移,并对数字相移条纹图的正弦性、相移量误差、重建精度等方面进行仿真和实验研究分析,建立了叠合条纹图数字相移解调技术。（4）考虑到数字相移量误差较大,影响了相位提取精度的进一步提高,为了提高叠合图数字相移解调技术的精度,本文提出了一种多帧随机相移条纹图相位提取算法,其方法利用解析信号振幅和失调相移在演变过程中存在最小值的特点,通过一维搜索优化的方法实现随机相移提取。与现有的自标定相位提取方法相比,提出的方法具有精确、稳定、高效的特点,光学仿真和实验数据均表明该方法具有较高的精度和效率。本文发展的技术为360°复杂形面的三维轮廓测量提供了途径,提出的基于数字相移的光条叠合图解调方法,可以避免傅里叶变换方法存在的混叠问题,对于发展新型的线结构光三维轮廓测量方法具有重要的理论和现实价值。
薛太萍[2]（2021）在《人脸三维形貌高度测量研究》文中指出本文利用正弦分布的分数倍频投影光栅相移技术,测量了人脸三维形貌,为这一测量系统建立了相应的位相-高度变换的投影标定关系,获得了人体面部完整的三维信息。针对条纹投影三维形貌测量技术中条纹投影和图像采集环节存在的位相信息非线性畸变,我们提出了通过纵向移动标准平板,获得平板上不同部位的位相分布信息与平板移动距离的对应关系,即为测量系统的位相-高度变换关系,完成了人脸三维位相分布到高度分布的转换,这一标定技术能够在人脸的不同部位获得不同的位相-高度转换系数,避免了传统标定方法中使用单一位相-高度变换系数引入的系统误差。在已经建立了位相-高度变换关系的测量系统中,利用正弦光栅四步移相投影技术,得到与面部表面形貌有关的包裹位相,通过分数倍频解包裹算法获得人脸三维形貌的位相分布,再利用系统的位相-高度变换关系完成人体面部三维高度测量。主要研究工作内容如下:（1）编写了用于投影的正弦分布分数倍频光栅制作程序。通过数字图像技术制作不同空间频率的正弦光栅图像,该程序可以调节制作光栅的亮度和对比度,使最终采集的条纹图像满足实验要求。（2）建立了测量系统的位相-高度变换关系。将倍频光栅投影到纵向移动相同步长的标准平板上,获得平板上不同部位的位相分布信息,建立起平板上不同部位的位相与平板位置的对应关系,从而实现了测量系统的位相-高度转换。（3）利用完成标定的测量系统,实现了人体面部的三维高度测量。将正弦分布的一系列分数倍频光栅条纹依次投影到人体面部,通过四步移相投影技术,获得面部包裹位相信息,利用分数倍频解包裹算法将包裹位相展开,获得人脸位相分布的三维形貌,利用已经建立的位相-高度关系,计算出面部三维高度分布。
汪锦航[3]（2021）在《高动态表面三维形貌测量技术研究》文中研究表明结构光三维形貌测量技术在工业中有着广泛的应用,相位测量轮廓术是获取物体表面三维形貌信息的最有效的方法之一,但是对于表面反射率变化较大的高动态范围物体表面,传统的条纹投影技术难以使高反射率和低反射率的区域都能实现高精度的形貌测量。针对这一问题,首先对于饱和不明显的场景提出了一种基于算法的技术,该技术利用反向条纹补偿饱和区域被截断的强度值,达到减小饱和误差的目的,然后提出了一种基于递归的自适应条纹投影方法,算法首先针对相机与投影仪之间像素无法一一映射这一问题对传统映射方法进行了改进,大大提高了映射精度,该算法能够分析采集图像中亮度饱和及亮度不足的像素点,并根据坐标映射关系自适应地调整投影图案的亮度,使各像素投影亮度递归地二分趋近于最佳投影亮度,达到避免饱和及提高信噪比的目的。最后将多曝光图像融合技术应用到高动态三维测量中,使用少量的不同曝光下的图像序列就能融合成一幅没有饱和及过暗像素点的图像,使用融合后的图像进行三维数据计算。基于提出的方法,搭建了多个高动态场景用于实验。实验结果表明,反向条纹补偿法对于不过分饱和的高动态场景补偿效果明显,多曝光图像融合技术能够大大减小由于饱和及信噪比过低引起的误差。所提出的自适应条纹投影方法能够准确实现投影亮度的调整,仅需少量的递归,就能纠正99.3%投影亮度不合理的像素点,在改善高动态范围表面的三维显示效果的同时提高了其三维形貌的测量精度。
张旭[4]（2020）在《基于光栅投影的三维人脸识别研究与实现》文中提出作为计算机视觉和图像识别领域的研究热点,人脸识别技术具有生物特征唯一性和终身不变性等特点,但目前常见的二维人脸识别技术忽略人脸深度信息,存在检测速度慢,误识率高等问题,三维人脸技术可以更加全面地描述人脸,被广泛地应用在支付验证、智慧交通等场景中。针对三维人脸重建过程中相位展开方法速度慢且精度低的问题,提出优化的Goldstein枝切法进行相位展开。该方法使用质量图导向法将包含三维人脸信息的包裹相位图划分为高质量和低质量两个区域,高质量区域利用改进的Goldstein枝切法进行相位展开,低质量区域利用最小二乘法进行相位展开。针对二维人脸识别过程中识别速度慢且易受光照等因素影响的问题,提出一种基于光栅结构光的三维人脸识别方法。该方法首先根据基于肤色和Adaboost算法进行人脸检测,对包含人脸信息的图片进行三维重建,然后采用基于形状指数的三维人脸特征定位方法对鼻尖点、眼角和耳朵定位,再选用六条人脸曲线作为特征曲线,利用分层弹性匹配方法和点距信息进行特征匹配,最后加权融合计算相似度来实现三维人脸识别。针对本文提出的基于光栅投影的三维人脸识别方法,通过仿真实验和实物实验,实现了三维人脸重建和识别,验证了该方法的有效性。该方法具有良好的识别性能,受自然光的影响较小,并且对于表情、姿态具有较好的鲁棒性。
王中兴[5]（2020）在《基于数字光栅投影的结构光三维测量方法研究》文中指出由于基于相移结构光的三维测量技术具有高精度、非接触式、以及大视场等特点,在工业制造、逆向工程等领域展现出极大的应用前景。本文主要围绕数字光栅投影的结构光三维测量方法展开研究,其中对三维测量系统中的结构光编码、相机与投影仪的标定以及Gamma误差校正等关键技术进行深入研究。研究内容主要包括以下几个方面:（1）被测物包裹相位的获取和相位展开。基于数字光栅三维测量系统的组成和工作原理建立数学模型,论证了高度—相位之间的映射关系,深入分析了格雷码结合相移与多频外差原理的解相方法。利用格雷码结合相移法作为相位展开方法进行了相应的实验分析研究,实验结果表明其具有空间分辨率高、鲁棒性好的特点。根据实验结果显示的相移步数与测量精度之间的关系,综合考虑计算精度和计算量的利弊平衡,在实践应用中采用16步相移法进行获取包裹相位和格雷码结合相移法进行相位展开,具有计算精度高和可操作性强的优点。（2）基于数字光栅三维测量系统中相机与投影仪的标定。根据数字光栅三维测量系统中相机与投影仪的标定原理,分析了相机的成像模型以及相机镜头存在的畸变问题。基于张正友标定法原理,我们论证了一种将相机与投影仪同时标定的方法,利用改进的标定程序完成了标定实验,实验结果表明该标定方法具有较高的精度。（3）Gamma非线性效应引起的相位误差校正。分析了数字光栅三维测量系统的主要误差来源,重点对三维测量系统中由Gamma非线性效应引起的相位误差进行理论分析,推导了Gamma系数和高阶相位误差分量之间的关系,论证了一种简易预标定系统Gamma值的方法。最后进行实验分析,Gamma校正前后的相位误差范围缩小了约50%。（4）三维测量系统实验的搭建和分析。根据选型硬件搭建了一套结构光三维测量系统实验平台,编写了配套的软件程序,软件集成采集、标定和三维重建功能,提供了较好的人机交互界面,可对三维重建后结果进行多方位观察。实验实现了对被测物（标准球和玩具石膏像）的三维重建,实验结果表明系统的测量误差约为0.26mm,能够较好还原被测物表面的三维形貌。
蔡柏林[6]（2020）在《基于条纹投影的三维测量关键技术研究》文中进行了进一步梳理相位测量轮廓术作为目前研究较为热门的一种结构光三维重建技术,已经较为广泛地应用在军事、农业、娱乐、医学和科学研究等领域中。现阶段,研究者们集中于快速相位展开算法和高速动态三维测量的研究,而忽略对系统标定和精确相位展开算法的优化研究。同时向高精度、高速率和多场合等方向发展过程中,仍然面对诸多问题和挑战。基于此,本文对影响基于条纹投影系统的相位测量技术精度的摄像机标定、投影仪标定、精确相位展开算法和不同场景下三维重建等关键问题进行了研究,针对其中的问题提出了可靠的解决方案,保证了相位测量轮廓术的精度。本文的研究内容可以概括为:1.结构光系统中摄像机的标定:现有摄像机标定技术很难对离焦场景中的摄像机进行精确标定。本文基于相移算法的技术特点,提出了三种适应离焦摄像机的标定方法。这些方法简化了标定工作,能够实现精确的离焦摄像机标定。其中彩色契形圆光栅阵列对彩色摄像机的离焦标定提供了解决方案。实验证明了这三种方法的有效性。2.投影仪的标定:一般投影仪标定是将投影仪视为伪摄像机,通过摄像机像面特征点坐标与投影仪像面相位分布的约束关系,求解出投影仪像面的“特征点”坐标。但是并未考虑设备非线性问题对标定的影响。本文使用希尔伯特变换对标定过程中的相位误差进行补偿,提高了投影仪标定精度。3.相位展开算法:时间相位展开算法中,由于环境随机噪声或设备离焦等问题造成的相位误差,导致绝对相位展开失败或较大的相位误差。本文结合截断相位性质,提出了基于半周期校正的灰度编码法和K-means算法优化的相位编码法,这两种方法能够消除相位展开误差。基于数列编码提出了优化的变移相法,测量过程中只需要4幅图像,适用于高速动态的三维重建并提高了条纹频率。4.多场景三维重建:利用伪双目视觉模型,推导绝对相位与空间坐标之间的关系,将图像坐标转换成空间三维坐标,实现了目标物体的三维点云重构。对不同场景中的目标物体进行了三维重建,如投影仪聚焦下的静态和动态目标物体的重建,投影仪离焦下的静态目标物体重建。实验中对比了文中提出的相位展开方法的性能,证明了方法的有效性。
杨学文[7]（2020）在《基于MEMS微振镜的三维测量系统设计与实现》文中研究指明传统的基于主动结构光的三维测量系统,是通过投影仪的散焦技术来获得黑白相间的正弦条纹。但通过散焦技术虽然可以完整的正弦条纹图,但由于投影仪焦距等原因所获得条纹图不够精确,因此测量过程中需要通过机械的移动光学元件来完成相位测量工作,从而导致系统的测量精度低,工作量大,测量稳定性差等问题;同时庞大昂贵的投影仪仅用来投影条纹,导致功能浪费,体积大、笨重而难以集成化。为解决上述问题,本文利用基于MEMS（Micro Electro mechanical System,微机电系统）的条纹投影技术搭建新型三维测量系统。首先,研究了基于MEMS的条纹投影系统的测量原理,并搭建了数学模型。利用Matlab编写了数据处理程序用于相位展开。提出了一种对基于MEMS的条纹投影系统的标定方法,利用标定棋盘格角点作为MEMS条纹投影系统的“捕捉点”,并完成了对系统的标定。与相移标定法相比,简化了标定流程,提高了标定的速度。其次,完成了三维测量系统的硬件选型和模块设计,其中包括测量系统控制信号的设计、激光器驱动电路的设计、振镜驱动电路的设计、CCD相机触发电路的设计。最后,搭建了基于MEMS条纹的三维测量系统,并进行了实测。实验结果表明,基于MEMS产生的条纹成像清晰可见,测量的相对误差为1.86%,平均误差为0.631mm,标准差为0.042mm,测量系统有效、可行且稳定性较好。但是条纹宽度不均匀,呈两边窄,中间宽的趋势,如何才能避免这种趋势,提高条纹正弦性和精度,需要进一步研究。
王露玲[8]（2019）在《基于光栅投影的物体表面三维重构方法研究》文中认为基于光栅投影的物体表面三维重构方法属于结构光视觉三维测量方法中的一种,是目前应用最广泛的主动式非接触三维测量技术之一。由于该技术具有测量精度高、测量速度快及非接触等优点,所以被广泛应用于工件测量、质量控制、生物医学、磨具设计、文物保护、逆向工程及机器视觉等领域,故对基于光栅投影的物体表面三维重构方法进行研究具有重要的理论和现实意义。本文以计算机视觉检测理论为基础,采用理论与实验相结合的方法,对基于光栅投影的物体表面三维重构方法进行了研究。论文对光栅投影技术的相关理论基础和研究现状做了介绍,并分析了光栅投影技术的研究热点和难点,结合空间相位展开技术和时间相位展开技术的研究现状和优缺点,指出了基于多频率投影条纹进行时间相位展开技术研究的价值。光栅投影三维测量中的关键步骤是从相位图中准确地求解出绝对相位,在众多相位展开方法中,基于多频投影条纹的时间相位展开方法具有计算速度快、可实现像素点独立相位展开、细节分辨能力较强等特点而得到广泛应用。基于对时间相位展开技术的文献调研,本文采用了一种三频外差解相位算法,该算法提高了多频外差解相对细节的分辨能力,有效地抑制了解相产生的跳跃性误差,且大大减小了解相的非线性误差。选用了合适周期的投影条纹并进行了仿真和实验研究,通过添加扰动和随机误差的两种方式验证了本算法的有效性,并通过实验验证了本算法的准确性。在分析了现有的系统参数标定方法的基础上,本文采用了一种摄像机投影仪联合标定方法,只需一个标准块再结合已知像素信息,就可以得到高度相位映射关系,并通过实验验证了本算法的有效性。通过搭建实验平台,对目标工件进行了三维重构和三维测量,得到了几何参数信息,减小了测量误差,进一步验证了本文所述方法的有效性和准确性,达到了预期目标,研究工作具有一定的理论意义与实际应用价值。
肖媛[9]（2019）在《光栅投影结构光三维测量的关键技术研究与实现》文中提出光栅投影结构光三维测量系统在人体和人脸测量、产品设计、快速制造系统、虚拟实现和文物保护等众多领域具有广泛的应用前景,相位测量轮廓术是目前使用最为广泛的一种结构光三维形貌测量技术。但是,光栅投影结构光测量系统普遍存在着精度低、鲁棒性差、使用条件苛刻等缺点,限制了该技术的推广和应用。本文主要对数字光栅投影中的关键问题进行了系统而深入的研究,研究内容包括相位计算、相位误差补偿、相机和投影仪的参数标定、绝对相位到三维坐标的转换等。相机和投影仪的参数标定是结构光三维测量技术的基础工作。本文首先使用张正友相机标定法对实验系统中的相机进行了标定;然后采用投影棋盘格,利用相机的小孔成像原理,将投影仪当做反向相机来对实验系统中的投影仪进行标定;最后对相机和投影机分别进行姿态估计,整个过程采用C/C++编程语言实现。相位测量轮廓术是结构光三维测量的关键技术之一,包括相位主值的计算和相位展开两个过程。本文使用四步相移法计算了光栅条纹图像的相位主值,使用多频外差原理对相位主值进行相位展开,得到了绝对相位值。在相位展开的过程中,本文通过实际测量和分析,找到了光栅条纹级数的跳变是相位展开误差的来源,在此基础上,提出了一种多频外差相位展开的误差补偿方法,实验结果表明,本论文提出的算法能有效消除这种跳变错误。
易军高[10]（2019）在《基于激光干涉条纹的三维轮廓测量算法研究》文中研究指明随着科技的发展,人们对物体的三维结构测量的精度要求越来越高。近年以来,光学三维轮廓测量以其非接触、精度高、和耗时少等特点得到广泛研究与应用。本文提出一种基于剪切干涉条纹的表面形状精密测量方法,它利用了激光剪切干涉产生的密集干涉条纹。具有简单、紧密、稳定可靠结构,实现方便稳定等特点。同时编写了包括图像采集、图像处理、测量结果显示三部分在内的软件系统,使得整个测量系统在操作者和计算机的协调控制下进行表面精密测量。本论文的主要研究工作分为两部分,分别研究了密集干涉条纹下的大面积物体与微小物体的不同三维轮廓测量方法。对于微小物体的形貌测量研究:1.根据光学剪切干涉原理搭建实验所使用的测量系统硬件平台,并对测量系统产生的干涉条纹特性进行了简单分析。2.研究了使用傅里叶变换轮廓术来测量物体的三维轮廓,对傅里叶变换轮廓术进行了理论推导和实验测试,并对实验还原结果中发现的问题进行了研究分析。最后简单介绍了该方法的应用场景。3.介绍了产生截断相位的原因,并研究了对截断相位的展开方法。对一维相位展开方法进行了推广,使其适用于二维相位展开。4.介绍了使用图像带通滤波的原因,并推导了图像滤波的原理。深入研究了本文中的图像滤波技术,将图像处理中的阈值选取方法——最大类间方差法,应用于该图像滤波中,使本文中所用的图像滤波方法能够适应复杂的实际使用场景。由于在傅里叶变换轮廓术中所使用的激光剪切干涉所产生的干涉条纹区域较小,因此无法应用于实现对大面积物体的三维轮廓测量,因此,本文研究了相机标定技术并结合计算机技术编写了自动处理软件。对较大物体的轮廓测量取得了较高精度的实验成果,完成了对较大物体的三维轮廓测量系统的核心算法研究。
二、FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术（论文提纲范文）
（1）基于相位的线结构光复杂形面测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究目的意义 |
| 1.3 三维轮廓测量技术发展现状 |
| 1.3.1 接触式三维测量方法 |
| 1.3.2 非接触式光学三维测量方法 |
| 1.3.3 线结构光测量方法研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容及结构 |
| 2 复杂形面线结构光测量系统搭建及实验研究 |
| 2.1 结构光测量技术 |
| 2.1.1 线结构光测量技术 |
| 2.1.2 面结构光测量技术 |
| 2.1.3 结构光测量技术现存问题 |
| 2.2 复杂形面360°轮廓测量系统 |
| 2.2.1 线结构光条投射方式 |
| 2.2.2 测量系统机械运动方案 |
| 2.2.3 实验系统搭建 |
| 2.3 线结构光图像采集及预处理 |
| 2.3.1 光条图像的噪声来源 |
| 2.3.2 图像批量截取 |
| 2.3.3 最大类方差法图像二值化 |
| 2.3.4 图像噪音滤除 |
| 2.4 光条中心提取实验研究及分析 |
| 2.4.1 混合自适应光条中心提取方法 |
| 2.4.2 光条中心线提取实验 |
| 2.4.3 实验结果分析及讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于相位的光条叠合载频条纹图解调 |
| 3.1 光条叠合载频条纹图构建 |
| 3.1.1 测量系统结构参数化 |
| 3.1.2 光条叠合载频条纹图技术 |
| 3.1.3 条纹图像叠合过程仿真实验研究 |
| 3.2 光条叠合载频条纹图实验合成及预处理 |
| 3.2.1 光条叠合载频条纹图像实验研究 |
| 3.2.2 叠合载频条纹图像频域低通滤波 |
| 3.3 基于傅里叶变换的叠合条纹图相位提取 |
| 3.3.1 叠合条纹图相位解调流程 |
| 3.3.2 测量相位提取方法 |
| 3.4 相位展开方法 |
| 3.4.1 泊松方程相位展开方法 |
| 3.4.2 相位展开算法仿真实验 |
| 3.5 傅里叶变换相位解调实验研究及分析 |
| 3.5.1 傅里叶变换相位解调实验 |
| 3.5.2 解调实验结果讨论及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 光条叠合图数字相移解调方法研究 |
| 4.1 数字相移技术原理 |
| 4.2 数字相移技术的实现与分析 |
| 4.2.1 数字相移技术流程设计 |
| 4.2.2 数字相移技术算法仿真 |
| 4.2.3 数字相移条纹图误差分析 |
| 4.2.4 数字相移条纹图相移量误差 |
| 4.2.5 相位重建精度分析 |
| 4.2.6 数字相移技术实验研究 |
| 4.3 多帧随机相移条纹图提取算法及研究 |
| 4.3.1 多帧随机相移条纹图相位提取原理 |
| 4.3.2 多帧随机相移条纹图相位提取算法 |
| 4.3.3 光学算法仿真分析 |
| 4.3.4 实验研究结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（2）人脸三维形貌高度测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 数字光栅投影测量技术介绍及国内外研究现状 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 课题研究内容及章节安排 |
| 2 分数倍频数字光栅投影系统介绍 |
| 2.1 系统的硬件构成 |
| 2.2 数字光栅投影测量术基本原理 |
| 2.3 条纹位相主值的提取 |
| 2.3.1 位相计算原理 |
| 2.3.2 四步移相法 |
| 2.4 位相展开方法 |
| 2.4.1 位相解包裹原理 |
| 2.4.2 分数倍频位相解包裹 |
| 2.5 分数倍频投影光栅 |
| 3 测量系统位相-高度转换 |
| 3.1 条纹投影的标定问题 |
| 3.2 位相-高度转换 |
| 4 实验过程及结果的处理与分析 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.1.1 摆放实验装置 |
| 4.1.2 制作理想正弦光栅 |
| 4.1.3 位相-高度转换关系的建立 |
| 4.2 面部测量过程分析与结果 |
| 4.2.1 人脸正面 |
| 4.2.2 人脸侧面 |
| 4.2.3 实验总结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）高动态表面三维形貌测量技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光学三维形貌测量技术简介 |
| 1.3 高动态三维形貌测量方法国内外研究现状分析 |
| 1.4 论文的研究内容和章节安排 |
| 第二章 数字条纹投影技术的基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 条纹投影技术概述 |
| 2.2.1 基于相位的条纹投影技术 |
| 2.2.1.1 FTP技术 |
| 2.2.1.2 三步相移技术 |
| 2.2.1.3 标准N步相移 |
| 2.2.1.4 双三步相移技术 |
| 2.2.2 基于强度比的条纹投影技术 |
| 2.3 相位解包裹技术 |
| 2.3.1 格雷码相位解包裹 |
| 2.3.2 多频外差法 |
| 2.3.3 倍频法 |
| 2.3.4 相位展开方法对比 |
| 2.4 相位-高度映射原理 |
| 2.4.1 几何结构系统模型 |
| 2.4.2 多项式拟合系统模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高动态表面三维形貌测量技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高动态三维形貌测量方法分类 |
| 3.2.1 基于相机的方法 |
| 3.2.2 基于改变投影亮度的方法 |
| 3.2.3 基于额外设备的方法 |
| 3.2.4 基于算法的方法 |
| 3.3 基于反向条纹的高动态测量技术 |
| 3.4 自适应条纹投影算法 |
| 3.4.1 投影仪像素坐标系与相机图像坐标系的映射 |
| 3.4.2 生成自适应投影条纹 |
| 3.4.3 类似方法比较 |
| 3.5 基于多曝光图像融合的高动态测量技术 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 误差补偿及标定技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性误差补偿技术 |
| 4.2.1 伽马校正和多项式拟合技术 |
| 4.2.2 反向误差补偿技术 |
| 4.2.3 指数条纹方法 |
| 4.2.4 非线性误差补偿方法对比 |
| 4.3 标定技术 |
| 4.3.1 相机标定原理 |
| 4.3.2 系统标定 |
| 4.4 无效点云剔除技术 |
| 4.4.1 k-均值聚类技术 |
| 4.4.2 自适应阈值技术 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验系统及实验分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 硬件系统介绍 |
| 5.3 实验及结果分析 |
| 5.4 精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（4）基于光栅投影的三维人脸识别研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 三维测量技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 飞行时间法 |
| 1.2.2 激光三角法 |
| 1.2.3 结构光法 |
| 1.2.4 双目视觉法 |
| 1.3 三维人脸识别国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于整体特征的三维人脸识别方法 |
| 1.3.2 基于局部特征的三维人脸识别方法 |
| 1.3.3 基于特征融合的三维人脸识别方法 |
| 1.4 本文主要研究内容与结构安排 |
| 第2章 基于四步相移法的相位解调方法 |
| 2.1 三维人脸测量实验方案 |
| 2.2 光栅投影法的测量原理 |
| 2.2.1 平行光轴系统a |
| 2.2.2 平行光轴系统b |
| 2.2.3 交叉光轴系统c |
| 2.2.4 交叉光轴系统d |
| 2.3 常见的三维测量方法 |
| 2.3.1 莫尔条纹法 |
| 2.3.2 傅里叶变换轮廓术 |
| 2.3.3 卷积解调法 |
| 2.3.4 相位测量轮廓术 |
| 2.4 四步相移法的仿真实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于优化的Goldstein枝切法的相位展开方法 |
| 3.1 相位展开方法 |
| 3.1.1 时间相位展开方法 |
| 3.1.2 空间相位展开法 |
| 3.2 常见的空间相位展开算法 |
| 3.2.1 Iton一维相位展开法 |
| 3.2.2 Goldstein枝切法 |
| 3.2.3 质量图导向法 |
| 3.2.4 最小二乘法 |
| 3.3 基于优化的Goldstein枝切法的相位展开算法 |
| 3.3.1 改进的Goldstein枝切法 |
| 3.3.2 三种算法的组合 |
| 3.4 仿真实验与结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于特征曲线和点距信息的三维人脸识别过程 |
| 4.1 基于肤色和Adaboost算法的人脸检测 |
| 4.1.1 人脸检测常见算法 |
| 4.1.2 基于特征和统计的算法 |
| 4.1.3 人脸检测实验 |
| 4.2 基于形状指数的三维人脸特征定位方法 |
| 4.2.1 基于曲率的形状指数算法 |
| 4.2.2 鼻尖、眼角和耳朵的定位实验 |
| 4.3 基于分层匹配的特征曲线匹配算法 |
| 4.3.1 三维特征曲线的提取 |
| 4.3.2 形状树的建立 |
| 4.3.3 分层弹性匹配算法 |
| 4.3.4 融合点距信息 |
| 4.4 总相似度计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 设计与实现 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 光栅条纹数量的选取 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
| 致谢 |
（5）基于数字光栅投影的结构光三维测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 三维视觉测量的概述 |
| 1.2.1 激光三角法 |
| 1.2.2 飞行时间法 |
| 1.2.3 结构光法 |
| 1.2.4 立体视觉法 |
| 1.3 结构光测量国内外研究现状 |
| 1.3.1 结构光测量国外研究现状 |
| 1.3.2 结构光测量国内研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 数字光栅投影系统的原理 |
| 2.1 光栅投影测量方法的比较 |
| 2.2 光栅投影系统数学模型 |
| 2.2.1 高度和相位映射关系的求解 |
| 2.3 获取相位主值的方法 |
| 2.4 相位解包裹的原理与方法 |
| 2.4.1 基于格雷码结合相移的测量方法 |
| 2.4.2 基于多频外差法的测量方法 |
| 2.5 相移结合格雷码法实验与讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 三维测量系统的标定 |
| 3.1 相机标定原理 |
| 3.1.1 标定方法分类 |
| 3.1.2 相机成像模型 |
| 3.1.3 相机的非线性模型 |
| 3.2 投影仪标定方法 |
| 3.3 相机与投影仪标定实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 投影光栅的相位误差分析与校正 |
| 4.1 光栅条纹的非正弦化影响及研究现状 |
| 4.1.1 投影仪的Gamma非线性效应模型 |
| 4.2 非正弦化误差分析 |
| 4.3 相位误差模型与补偿方法 |
| 4.4 补偿实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 数字光栅投影的三维测量系统 |
| 5.1 硬件选择与系统搭建 |
| 5.1.1 相机 |
| 5.1.2 工业镜头 |
| 5.1.3 DLP投影仪 |
| 5.2 基于数字光栅的三维测量系统的软件系统 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士研究生期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）基于条纹投影的三维测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光学三维重建方法 |
| 1.1.1 被动式测量法 |
| 1.1.2 主动式测量法 |
| 1.2 相位测量轮廓法研究现状 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 研究内容与章节安排 |
| 第二章 摄像机标定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 摄像机模型 |
| 2.2.1 线性模型 |
| 2.2.2 非线性模型 |
| 2.2.3 离焦图像模糊原理 |
| 2.3 标定算法 |
| 2.3.1 张正友标定法 |
| 2.3.2 相移光栅标定法 |
| 2.4 单一同心圆光栅 |
| 2.4.1 同心圆光栅生成 |
| 2.4.2 圆心检测 |
| 2.4.3 内参数估计 |
| 2.4.4 模拟标定实验 |
| 2.4.5 真实标定实验 |
| 2.5 同心圆光栅阵列 |
| 2.5.1 光栅阵列生成 |
| 2.5.2 圆心阵列获取 |
| 2.5.3 模拟标定实验 |
| 2.5.4 真实标定实验 |
| 2.6 彩色契形圆光栅阵列 |
| 2.6.1 彩色契形光栅阵列生成 |
| 2.6.2 圆心检测 |
| 2.6.3 彩色耦合 |
| 2.6.4 模拟标定实验 |
| 2.6.5 真实标定实验 |
| 2.7 本章小节 |
| 第三章 基于非线性校正的投影仪标定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 典型的投影仪标定法 |
| 3.2.1 逆向摄像机标定法 |
| 3.2.2 伪摄像机标定法 |
| 3.3 非线性误差补偿 |
| 3.3.1 非线性误差模型 |
| 3.3.2 希尔伯特变换后误差模型 |
| 3.3.3 基于希尔伯特变换的相位误差补偿 |
| 3.4 亚像素优化 |
| 3.5 标定流程 |
| 3.6 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 相位展开算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于半周期校正的灰度编码法 |
| 4.2.1 灰度编码法原理 |
| 4.2.2 半周期校正算法 |
| 4.2.3 仿真实验 |
| 4.2.4 物体重建实验 |
| 4.3 基于K-means的相位编码法 |
| 4.3.1 相位编码法原理 |
| 4.3.2 基于K-means校正 |
| 4.3.3 仿真实验 |
| 4.3.4 物体重建实验 |
| 4.4 基于循环数列编码的变移相法 |
| 4.4.1 变移相法原理 |
| 4.4.2 优化的变移相法 |
| 4.4.3 仿真实验 |
| 4.4.4 物体重建实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 优化方法的多场景三维重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统原理与标定 |
| 5.2.1 伪双目视觉模型及重建算法 |
| 5.2.2 结构光系统标定 |
| 5.3 点云滤波 |
| 5.4 静态三维测量 |
| 5.4.1 对焦三维重建 |
| 5.4.2 离焦三维重建 |
| 5.5 动态三维测量 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 后期工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）基于MEMS微振镜的三维测量系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状综述 |
| 1.3 研究内容及安排 |
| 第二章 相移法三维测量原理技术研究 |
| 2.1 相移法三维测量原理 |
| 2.1.1 传统相移法三维测量基本原理 |
| 2.1.2 基于MEMS的相移法三维测量基本原理 |
| 2.1.3 基于MEMS的相移法三维测量数学模型 |
| 2.2 相位展开/解包裹 |
| 2.2.1 相位展开方法 |
| 2.2.2双频率四步相移法相位展开实验 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 测量系统的标定技术研究 |
| 3.1 CCD相机的标定 |
| 3.1.1 相机的成像原理 |
| 3.1.2 坐标系间的矩阵变换 |
| 3.1.3 相机的畸变矫正 |
| 3.1.4 CCD相机标定过程 |
| 3.2 条纹投影系统的标定 |
| 3.2.1 传统投影系统(投影仪)的标定 |
| 3.2.2 基于MEMS的条纹投影系统的标定 |
| 3.2.3 基于MEMS的条纹投影系统标定过程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 三维测量系统模块及控制信号设计 |
| 4.1 三维测量系统模块设计 |
| 4.1.1 条纹投影系统 |
| 4.1.2 图像采集系统 |
| 4.1.3 控制系统 |
| 4.1.4 系统测量方案 |
| 4.2 控制信号的设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 系统驱动模块硬件电路设计 |
| 5.1 驱动电路的工作流程 |
| 5.2 反馈调节网络 |
| 5.3 半导体激光器驱动模块电路设计 |
| 5.3.1 半导体激光器的特性 |
| 5.3.2 激光器驱动电路设计 |
| 5.4 MEMS振镜驱动模块电路设计 |
| 5.4.1 MEMS振镜的特性 |
| 5.4.2 振镜驱动电路设计 |
| 5.5 MEMS振镜与半导体激光器的同步 |
| 5.6 CCD相机触发电路设计 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 测量系统的调试及实验与结果分析 |
| 6.1 实验前准备工作 |
| 6.1.1 测量系统的调试 |
| 6.1.2 条纹正弦性验证 |
| 6.2测量实验 |
| 6.3 结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（8）基于光栅投影的物体表面三维重构方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 三维测量技术概述 |
| 1.2 光学三维轮廓重构方法概述 |
| 1.2.1 光学三维轮廓重构方法分类 |
| 1.2.2 光学三维轮廓重构的应用 |
| 1.2.3 光学三维轮廓重构的研究热点和难点 |
| 1.3 光栅投影三维测量技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 光栅投影三维测量方法 |
| 1.3.2 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文章节安排 |
| 2 光栅投影三维测量理论基础 |
| 2.1 基于光栅投影的物体表面三维重构总体方案设计 |
| 2.2 经典光栅投影系统模型 |
| 2.3 相位获取和解相技术 |
| 2.3.1 四步相移算法 |
| 2.3.2 单频相位展开算法 |
| 2.3.3 双频相位展开算法 |
| 2.3.4 多频相位展开算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多频外差相位测量技术研究 |
| 3.1 相位展开算法研究 |
| 3.1.1 空间相位展开算法研究 |
| 3.1.2 时间相位展开算法研究 |
| 3.2 相位测量误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 系统参数标定与模型优化 |
| 4.1 摄像机参数标定 |
| 4.1.1 摄像机透视投影模型 |
| 4.1.2 摄像机成像模型 |
| 4.1.3 摄像机标定方法 |
| 4.2 投影仪参数标定 |
| 4.2.1 基于相位标定方法 |
| 4.2.2 基于反向成像标定方法 |
| 4.3 系统模型优化研究 |
| 4.3.1 测量系统模型 |
| 4.3.2 高度相位映射关系 |
| 4.3.3 实验分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 物体表面三维轮廓重构实验研究 |
| 5.1 系统软硬件平台 |
| 5.2 目标物体三维重构实验研究 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（9）光栅投影结构光三维测量的关键技术研究与实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 三维测量的主要测量方法与关键技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 被动三维测量概述 |
| 2.1.2 主动三维测量概述 |
| 2.2 光栅投影结构光三维测量系统设计 |
| 2.3 结构光三维测量技术概述 |
| 2.3.1 相位移算法概述 |
| 2.3.2 相位展开算法概述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 参数标定技术的研究与实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 摄像机的参数标定 |
| 3.2.1 相机标定理论推导 |
| 3.2.2 镜头畸变 |
| 3.2.3 相机标定流程及函数调用 |
| 3.2.4 相机标定实验结果与分析 |
| 3.3 投影仪标定 |
| 3.3.1 投影仪标定原理 |
| 3.3.2 投影仪标定实验分析 |
| 3.4 姿态估计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 相位测量轮廓术与三维重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 四步相移法 |
| 4.2.1 光栅条纹图像的采集及预处理 |
| 4.2.2 相位主值实验结果 |
| 4.3 基于多频外差的相位展开 |
| 4.3.1 双频投影条纹相位展开 |
| 4.3.2 三频投影条纹相位展开 |
| 4.4 一种多频外差相位展开的误差补偿方法 |
| 4.4.1 相位展开误差分析 |
| 4.4.2 相位展开误差补偿方法 |
| 4.4.3 实验结果 |
| 4.5 绝对相位到三维坐标的转换 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（10）基于激光干涉条纹的三维轮廓测量算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外光学三维轮廓测量的研究现状和发展趋势 |
| 1.3 本文研究内容及章节安排 |
| 第二章 形貌测量系统的原理和结构 |
| 2.1 激光剪切干涉原理 |
| 2.2 微小物体三维形貌测量基本原理 |
| 2.3 激光干涉条纹的产生及特性 |
| 2.3.1 干涉条纹的生成 |
| 2.3.2 干涉条纹的频谱 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微小物体轮廓测原理 |
| 3.1 傅里叶变换轮廓术的计算原理 |
| 3.2 傅里叶变换轮廓术测量原理的算法流程 |
| 3.3 傅里叶变换 |
| 3.3.1 快速傅里叶变换的原理 |
| 3.3.2 快速傅里叶变换的计算量 |
| 3.4 几种常见的快速傅里叶变换算法 |
| 3.4.1 库利-图基算法 |
| 3.4.2 其他算法 |
| 3.5 相位展开算法 |
| 3.5.1 相位展开算法的原理 |
| 3.5.2 相位展开算法的改进 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 微小物体轮廓测中的带通滤波 |
| 4.1 带通滤波的基本原理 |
| 4.2 带通滤波器的实现 |
| 4.2.1 频谱中心的确定 |
| 4.2.2 基频范围的确定 |
| 4.2.3 带通滤波器的实现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 大面积物体轮廓测量原理 |
| 5.1 测量系统结构 |
| 5.2 多截面标定原理 |
| 5.3 相机标定技术 |
| 5.3.1 相机标定原理 |
| 5.3.2 相机标定方法 |
| 5.3.3 相机标定实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 系统测试结果和分析 |
| 6.1 测量系统框架介绍 |
| 6.1.1 测量系统的实验框架 |
| 6.1.2 实验器材介绍 |
| 6.1.3 测试系统的软件介绍 |
| 6.2 测量系统的算法实现 |
| 6.2.1 微小物体形貌测量中的算法设计 |
| 6.2.2 大面积物体轮廓测量方法中的算法设计 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.3.1 微小物体轮廓原理的实验结果与分析 |
| 6.3.2 大面积物体测量结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术（论文参考文献）
- [1]基于相位的线结构光复杂形面测量方法研究[D]. 何周旋. 西安工业大学, 2021
- [2]人脸三维形貌高度测量研究[D]. 薛太萍. 辽宁师范大学, 2021(08)
- [3]高动态表面三维形貌测量技术研究[D]. 汪锦航. 合肥工业大学, 2021(02)
- [4]基于光栅投影的三维人脸识别研究与实现[D]. 张旭. 河北科技大学, 2020(07)
- [5]基于数字光栅投影的结构光三维测量方法研究[D]. 王中兴. 浙江理工大学, 2020(06)
- [6]基于条纹投影的三维测量关键技术研究[D]. 蔡柏林. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]基于MEMS微振镜的三维测量系统设计与实现[D]. 杨学文. 中国民用航空飞行学院, 2020(12)
- [8]基于光栅投影的物体表面三维重构方法研究[D]. 王露玲. 内蒙古科技大学, 2019(03)
- [9]光栅投影结构光三维测量的关键技术研究与实现[D]. 肖媛. 太原科技大学, 2019(04)
- [10]基于激光干涉条纹的三维轮廓测量算法研究[D]. 易军高. 电子科技大学, 2019(01)