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, 西约克郡, 哈德斯菲尔德 HD1 3DH
提出了一种基于特征匹配的非连续镜面物体三维(3D)测量方法,在保证测量精度的同时避免了不连续物面之间的积分错误问题。首先,采用图像分割方法和立体偏折术,将非连续镜面物体分割为若干个连续物面,并通过梯度积分独立计算各连续物面的3D形貌。然后,利用双目视觉技术计算连续区域内特征点的绝对空间坐标,精确定位不连续物面之间的相对位置关系。同时,提出了一种极线约束与特征描述子相结合的特征匹配方法,克服了无纹理镜面物体误匹配率高的问题。最后,结合各连续物面的形貌和空间位置重建非连续镜面物体的3D形貌。实验结果表明,本方法可以获得较好的无纹理匹配结果,且能有效实现非连续镜面物体的高精度测量。
测量与计量 非连续镜面物体 高精度 特征匹配 无纹理 光学学报
2021, 41(16): 1612004
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610065
设计了一种适用于光滑表面的调制度显微测量系统, 系统包括两个远心镜头、一个半透半反镜、一个显微物镜、一个 CCD相机和一个DMD数字投影仪。由远心镜头和显微物镜结合将数字投影仪产生的条纹图像成像到显微物镜物面, 得到虚拟的 标准条纹图, 待测表面对该虚拟条纹图的反射像将沿显微物镜光路返回进入CCD像平面, 待测物体在高精度一维平移台的控制 下沿光轴移动, 根据相移算法可以从获取的条纹图中计算出每个位置的图像调制度, 通过查找调制度最大值对应的位置, 即 可完成待测物点的三维形貌测量。实验结果表明该显微调制度测量方法能获得高精度面形, 特别适用于微小形貌剧烈变化物 体面形测量。
镜面物体 三维面形测量 显微测量 相移 调制度 specular object three-dimensional shape measurement microscopic measurement phase shift modulation
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
相位偏折测量系统的标定是影响其测量精度的重要因素。针对立体相位偏折测量系统中显示屏和相机位姿关系标定困难的问题,研究了一种新的系统标定方法。通过在显示屏上构造特征点,引入摄影测量系统作为显示屏坐标系与相机坐标系的转换中介,实现了显示屏坐标系与相机坐标系转换关系的高精度标定。搭建立体偏折系统进行标定精度验证,得到的重建表面平面度结果小于1 μm,这证明了本标定方法的可行性和有效性。
测量 标定 相位偏折术 立体视觉 镜面物体 摄影测量 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 051202
基于条纹反射的相位测量术被广泛用于获取镜面物体的表面三维形貌数据,系统标定是相位测量术中重要的一步,它直接决定了测量结果的精度。提出一种基于相位信息获得系统模型中未知参数的方法,建立相位和深度间的直接关系,并对比了采用相位信息和传统几何特征标识点棋盘格标定显示屏外部参数的准确度,证明了在离焦状态下,采用相位信息的方法具有更高的精度。使用标定好的系统测量了一个凹面镜和一个具有不连续反射表面的台阶工件,得到系统测量结果的误差约为22 μm。实验结果表明所提方法可以精确地标定系统参数,并能获得高精度的三维测量数据。
测量 条纹反射 镜面物体测量 系统参数标定 直接相位测量术 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061204
1 河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
2 赫德斯菲尔德大学 精密技术中心, 英国 赫德斯菲尔德 HD1 3DH
随着集成电路、汽车行业、先进制造和天文学的发展, 条纹反射术被广泛应用于测量镜面物体的三维形貌。条纹反射术通过反射条纹图中的相位信息计算被测镜面物体的局部斜率或深度信息来恢复物体的三维形貌。为全面了解条纹反射术研究的最新进展, 本文综述了条纹反射的基本原理、反射条纹产生的方式、相位的计算方法、系统参数的标定和斜率积分获得深度数据, 同时介绍了不依赖积分过程的直接条纹反射术。通过具体的应用和实例, 指出了条纹反射术的优缺点。最后, 指出了条纹反射术未来的研究方向。该综述文章为深入研究镜面反射物体的三维面形测量提供了有益的参考。
三维面形测量 条纹反射术 镜面物体 斜率积分 three-dimensional surface measurement fringe reflection profilometry (FRP) specular objects gradient integration
