条纹投影测物体三维轮廓_实验总结
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统随着科学技术的不断发展，光学视觉技术在工业生产和自动化领域中的应用越来越广泛。
特别是在三维轮廓检测领域，结合线结构光立体视觉和条纹反射法成为了一种热门的解决方案。
本文将介绍这种三维轮廓检测系统的原理和应用，以及其在工业生产中的潜在影响。
一、线结构光立体视觉技术线结构光立体视觉技术是一种通过投射光线和摄像头捕获图像来获取物体表面三维轮廓的技术。
其原理是通过将光源投射成一条或多条光线在被测物体表面上形成一定的图案，然后利用摄像头捕捉这个图案。
通过分析图像中的光点的扭曲变形，可以计算出物体表面的三维轮廓数据。
线结构光立体视觉技术具有成本低、非接触、高分辨率等优点，因此在工业领域得到了广泛应用。
在汽车零部件的精密加工过程中，通过线结构光立体视觉技术可以实现对零件表面缺陷的快速检测和尺寸测量，大大提高了生产效率和质量控制的精度。
二、条纹反射法条纹反射法是一种通过投射一组光条到被测物体表面上，利用物体表面的反射图案来计算出物体表面的形状和轮廓的技术。
其原理是通过观察物体表面的反射条纹图案，分析条纹的形变和位移，从而确定物体表面的曲率和形状。
条纹反射法在工业产品检测、质量控制、医学成像等领域都有广泛的应用。
通过条纹反射法可以实现对复杂曲面物体的形状测量，提高了测量的精度和可靠性。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统，利用两种技术的优势互补，可以实现对物体表面形状的高精度检测和测量。
其工作原理是通过先利用线结构光立体视觉技术获取物体表面的初步轮廓数据，然后再利用条纹反射法对物体表面进行精细化的形状测量。
这种系统的优势在于可以克服单一技术的局限性，提高了三维轮廓检测的测量精度和可靠性。
由于这种系统可以实现高速、高精度、非接触的三维轮廓检测，在自动化生产线上具有广泛的应用前景。
四、应用前景结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统在工业生产中具有广阔的应用前景。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统1. 引言1.1 研究背景线结构光技术是一种基于光学原理的三维测量技术，通过使用投射光源产生的特定光线结构，可以在被测物体表面产生一系列明暗交替的条纹。
而条纹反射法则是一种利用光反射原理测量物体表面形态的方法，通过观察光斑的形态变化，可以获取物体表面的深度信息。
结合线结构光和条纹反射法可以有效地提高三维轮廓检测系统的测量精度和速度。
随着工业制造和数字化技术的发展，对物体三维形态的快速、精确检测需求日益增加。
传统的三维检测方法受限于测量精度和复杂度，无法满足现代工业生产的需求。
研究如何结合线结构光立体视觉和条纹反射法，在保证测量精度的基础上提高检测效率，具有重要的研究意义和实际应用价值。
本文旨在探讨如何设计并实现一种新型的三维轮廓检测系统，通过结合线结构光技术和条纹反射法，提高系统的测量精度和速度，进一步推动三维形态检测技术的发展与应用。
1.2 问题提出在三维检测领域，目前存在着传统方法运用线结构光或条纹反射法进行轮廓检测时存在的一些问题。
线结构光技术在复杂环境下易受干扰，导致检测结果不稳定；而条纹反射法在光照条件不均匀时容易产生误差，影响检测精度。
如何结合线结构光技术的立体视觉特点和条纹反射法的高精度特性，设计一个有效的三维轮廓检测系统，成为当前研究中亟需解决的问题。
为了克服传统方法中存在的问题，我们提出了一种结合线结构光技术和条纹反射法的三维轮廓检测系统。
通过利用线结构光技术获取目标物体的深度信息，结合条纹反射法提取物体表面的纹理特征，实现对目标物体的精准检测和重建。
这一系统的设计不仅可以提高检测的稳定性和准确性，还能够适应不同光照条件下的检测需求，具有很强的实用性和应用前景。
通过该系统的实验验证和性能评价，我们将进一步验证其在三维轮廓检测领域的有效性和前景。
1.3 研究意义三维轮廓检测是现代制造业中非常重要的一项技术，在产品设计、质量检测和自动化生产中都具有广泛的应用。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术原理
光学投影式三维轮廓测量技术主要由投影装置、相机系统和计算机软件组成，其工作原理如下：
1. 投影装置：光学投影式三维轮廓测量技术使用高亮度、高分辨率的投影仪对待测物体进行光学投影。
投影仪通过计算机控制，将预先设定的光栅图案或条纹图案投影到待测物体表面。
2. 相机系统：相机系统通常由高分辨率的工业相机组成，用于捕捉待测物体表面的投影图案。
相机系统通过适当的角度和距离布置，以获得物体表面的多个投影图像。
3. 计算机软件：计算机软件主要负责处理和分析相机捕捉到的图像数据，通过图像处理算法提取出物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术应用
光学投影式三维轮廓测量技术在工业领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1. 三维检测与测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对工件的高精度三维轮廓测量，适用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业的产品检测与测量。
2. 三维重建与建模：通过光学投影式三维轮廓测量技术可以对物体进行三维重建与建模，为产品设计、建筑设计、文物保护等领域提供高精度的三维数据支持。
3. 质量控制与检验：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对产品的尺寸、形状、表面质量等进行全方位的质量控制与检验，提高产品的质量稳定性和产品一致性。
4. 快速成像与测量：光学投影式三维轮廓测量技术具有快速成像和测量速度快的特点，适用于对物体进行快速成像和测量，提高生产效率。
三维立体投影实验总结
三维立体投影实验总结一、实验目的1、实验意义对于任何一位大学生来说，专业实习是一个很关键的学习内容，也是一个很好的锻炼机会。
对于我们来说，平常学到的都是书面上的知识，而专业实习正好就给了我们一个正式在投身社会工作之前把理论知识与实际设计联系起来的机会，本次实习作为离校就业前的最后一次实习，将为我们今后就业打下坚实的基础。
通过本次在企业的实习，让我们提前感受到了企业就业的工作气氛，熟悉了企业工作的流程。
专业实习最主要的目的就是通过实习所学的内容来完善我们的毕业设计，所以我们在实习过程中还会收集三维动画行业相关资料、了解行业的基本技术和发展现状，从而制定毕业设计设计思路与方法，认真完成好这次实习，为完成好毕业设计做好充分的准备，也为不久以后的工作打下坚实的基础。
2、行业发展现状及趋势国外三维动画起步较早，从1995年由皮克斯与迪士尼合作推出的第一部全电脑三维动画电影《玩具总动员》开始，经历了近20年的发展，已经形成了一套完整的三维动画影片制作流程，在剧情与效果设计上都达到了好莱坞大片的标准。
每上映一部三维动画电影都在前人的技术与视觉效果上有质的飞跃。
特别是在材质灯光的艺术效果上，实在是令人叹服。
如《机器人总动员》(20xx)、《飞屋环游记》(20xx)、《卑鄙的我》(20xx)、《老雷斯的故事》(20xx)、等优秀作品都是巅峰之作。
国内三维动画起步较晚，但近年来三维动画产业得到了广泛关注，从中央到地方出台了一系列鼓励扶持政策。
在20xx年发布了《关于推动我国动漫产业发展的若干意见》，限制了国外动画片的播放，促使动画市场每年正以9.75的速度迅速扩大，刺激国内动画产量陡增。
目前在我国，动漫制作机构已达到近6000家。
[2]目前，国产三维动画发展迅速，也上映了不少国产优秀三维动画作品，如《小狐狸发明记》(20xx)、《秦时明月》(20xx)、《海鲜陆战队》(20xx)、《兔侠传奇》(20xx)、等。
但整体水平还与国外优秀作品有一定差距，特别是剧情、动作、材质灯光等方面还有很大的进步空间。
条纹投影轮廓术系统模型与标定综述
条纹投影轮廓术系统模型与标定综述
条纹投影轮廓术系统模型与标定是一个涉及到光学成像和三维重建的技术，它通常用于测量物体的形状和表面轮廓。
该系统模型包括光源、相机、投影仪等组件，通过投影条纹模式到目标物体表面，利用相机捕获的图像进行处理和分析，进而得到目标物体的三维形状信息。
这种技术常用于工业领域的质量控制、产品设计、数字化建模等方面。
在条纹投影轮廓术系统中，标定是一个重要的步骤，它用于确定相机、投影仪和物体之间的空间关系，以确保测量的准确性和可靠性。
标定过程通常包括相机内参和外参的标定、投影仪的标定以及物体表面的坐标系建立等步骤。
相机内参和外参的标定涉及到确定相机的焦距、主点位置、畸变参数等，而投影仪的标定则涉及到确定投影仪的投影中心、畸变参数等。
标定的准确性直接影响到后续三维重建和测量的精度和可靠性。
除了标定，条纹投影轮廓术系统模型还涉及到光源选择、条纹模式设计、图像处理算法等方面。
光源的选择和条纹模式的设计直接影响到投影的质量和清晰度，而图像处理算法则对于从捕获的图像中提取出物体表面的轮廓和形状信息至关重要。
常见的图像处理
算法包括相位解析法、结构光三角测量法等，它们能够有效地从图像中提取出条纹的相位信息，进而实现三维形状的重建。
总的来说，条纹投影轮廓术系统模型与标定涉及到光学成像、相机标定、投影仪标定、图像处理算法等多个方面，它们共同构成了一个完整的系统，用于实现物体表面的三维重建和测量。
在实际应用中，需要综合考虑光源、相机、投影仪的选择和参数设置，以及标定过程的精度和可靠性，从而确保系统能够准确地获取目标物体的形状和轮廓信息。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统三维轮廓检测是计算机视觉领域中的一个重要课题，其应用范围涵盖了工业自动化、智能制造、机器人导航等多个领域。
为了提高检测精度和效率，结合线结构光立体视觉和条纹反射法成为了一种热门的技术路线。
本文将介绍一种基于这两种技术的三维轮廓检测系统的设计和制作。
一、背景介绍随着工业自动化的发展和人们对产品质量要求的不断提高，传统的二维轮廓检测已经无法满足实际需求，需要发展一种能够实现高精度、高效率的三维轮廓检测技术。
而线结构光技术和条纹反射法分别作为三维测量和表面形貌测量领域的重要手段，其结合应用能够实现更为精准和全面的三维轮廓检测，因此备受关注。
二、线结构光立体视觉技术线结构光是一种通过投射特定结构的光线到目标物上，再通过相机捕捉目标上的光线变化来进行三维测量的技术。
其基本原理是利用光源投射不同结构的光线到被测物体上，再通过相机捕捉被测物体上的光线反射变化，从而得到物体表面的三维空间信息。
线结构光具有测量速度快、测量精度高、对物体表面光学性质的要求低等优点，因此广泛应用于三维形貌测量和轮廓检测领域。
三、条纹反射法基于上述介绍的线结构光技术和条纹反射法，我们设计了一种结合这两种技术的三维轮廓检测系统。
系统由线结构光投射器、相机、光源、计算机等部件组成。
线结构光投射器用于投射特定结构的光线到目标物体上，相机用于捕捉被测物体上的光线变化，光源用于提供光源，计算机用于数据处理和图像重建。
系统工作流程如下：线结构光投射器将特定结构的光线投射到目标物体上，然后相机捕捉目标物体上的光线反射变化，并将数据传输到计算机上，最后计算机通过算法处理数据并重建目标物体的三维轮廓和表面形貌信息。
五、系统性能测试与实验结果为验证系统的性能和精度，我们进行了一系列的实验测试。
我们使用系统对不同形状的标准物体进行三维轮廓检测。
实验结果表明，系统能够准确地重建物体的三维轮廓和表面形貌信息，并且具有较高的测量精度和稳定性。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究光学投影式三维轮廓测量技术是一种利用光学原理进行三维物体表面形状测量的技术。
它可以通过对物体表面投影光线，并观察投影结果，来获得物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术主要包括两个关键步骤：光源的投影和投影结果的测量。
在光源的投影阶段，通常采用点光源或线光源来照射待测物体。
通过改变光源的位置、光源的形状或光的颜色等参数，可以实现不同投影效果，进而获取不同程度的表面轮廓信息。
在投影结果的测量阶段，使用合适的测量仪器（如相机或扫描仪）对投影结果进行捕捉，并进行图像处理和数据分析，从而获得物体表面的三维轮廓信息。
1. 非接触性测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以在不接触物体的情况下进行测量，避免了传统测量方法中可能产生的物体损伤或变形问题。
2. 高精度测量：通过合适的光源和测量仪器，以及精确的数据处理算法，可以实现高精度的物体表面形状测量。
对于一些具有复杂表面形状或微小特征的物体，光学投影式三维轮廓测量技术可以提供更准确的测量结果。
3. 快速测量：与传统的三维测量方法相比，光学投影式三维轮廓测量技术通常具有较快的测量速度。
这主要得益于光学投影的非接触性和计算机图像处理的高效性。
光学投影式三维轮廓测量技术在众多领域都有广泛的应用。
例如在工业制造中，可以用于产品质量检测、尺寸测量和形状分析等方面；在医学领域，可以用于人体无创检测、病变分析和手术导航等方面；在文化遗产保护中，可以用于文物修复和数字化保存等方面。
光学投影式三维轮廓测量技术是一种灵活、精确和高效的三维测量方法，具有广泛的应用前景。
随着相关技术的不断发展和改进，相信它将在更多领域展示出更多的潜力和优势。
3d轮廓仪原理
3d轮廓仪原理
3D轮廓仪是一种常用于非接触式检测的三维形貌测量设备，原理是基于光线三角测量原理和相位移位原理。
它主要由投影仪，相机和相应的软件组成。
其中，投影仪会将白光分成多束并投射在待测物体表面上，形成一个具有编码条纹的图像。
而相机则用于收集被测物体上形成的这些编码条纹。
当物体有微小的形变或移动时，编码条纹发生相对位移。
根据相位移位原理，从编码条纹的位移量可以计算出物体表面像素点处的高度信息，进而得到待测物体的三维表面数据。
这样，通过全方位拍摄待测物体，就可以获得该物体在三维空间中的完整轮廓，并生成对应的三维模型。
特别需要注意的是，由于编码条纹的形成是基于光学原理，因此在非黑暗环境下可能会受到环境光和反射光的影响，导致测量误差或数据失真。
因此，在使用3D轮廓仪时需要尽可能地避免这些外界光干扰。
大学物理实验 实验38 条纹投影三维测量
实验内容与步骤
光路 调整
实验测 量过程
软件 处理
结果 分析
注意事项
严格按照课本上的光路图进行调试。 拿取透镜时注意别用手直接触摸其光学表面。
做实验前先将移动平台归位。
思考题
实验系统为什么要标定？ 重整图形效果不理想怎么办？
什么情况能够使得条纹发生弯曲？
条纹投影三维测量
实验背景
非接触三维自动测量是随着计算机技术的发展而开展起来的新技术 研究，它包括三维形体测量﹑应力形变分析和折射率梯度测量等方面。 应用到的技术有莫尔条纹、散斑干涉、全息干涉和光阑投影等光学技术 和计算机条纹图像处理技术。条纹投影以及各种光阑投影自动测量技术 在工业生产控制与检测、医学诊断和机器人视觉等领域正占有越来越重 要的地位。本实验是利用投影式相移技术，对形成的被测物面条纹进行 计算机相移法自动处理的综合性实验。
莫尔条纹
全息干涉
光栅投影
实验目的
了解投影光栅相位法的形成机理。 掌握条纹投影相位移处理技术。
对于非接触测量有初步的认识。
实验仪器
光学传感三维测量系统GCS-SWCL-B
实验原理
光栅图样投射到被测物体表面，相位和振幅受到物面高度的调制使 光栅像发生变形，通过解调可以得到包含高度信息的相位变化，最后根 据三角法原理完成相位高度的转换。根据相位检测方法的不同，主要有 Moire 轮廓术、Fourier 变换轮廓术，相位测量轮廓术，本实验就是采用 了相位测量轮廓术。相位测量轮廓术采用正弦光栅投影相移技术。基本 原理是利用条纹投影相移技术将投影到物体上的正弦光栅依次移动一定 的相位，由采集到的移相变形条纹图计算得到包含物体高度信息的相位 。
三维投影测量实验实验报告
《现代光学测量技术》实验报告成绩：实验项目名称三维投影测量实验院（系）专业班级学生姓名学号同组人指导老师实验日期一、实验目的1、通过本实验了解投影光栅相位法的基本原理；2、了解一种充分发挥计算机特长的条纹投影相位处理技术；3、对于非接触测量有一定的感性认识。
二、实验仪器白光光纤光源、LD准直激光器、分光平片、激光器控制电源（可调）、准直透镜、正弦光栅、干板夹、扩束透镜、标定板（白屏）、载物台、目标物、手动平移台、CMOS（配镜头）、电动平移台（配控制器）、导轨及若干支杆、套筒、滑块三、实验内容1、光路调整（1）如图所示，自左向右依次为白光点光源、准直镜（直径30mm，焦距50mm）、正弦光栅（光栅常数2L/mm）、扩束镜（直径30mm，焦距50mm）、分光平片、白屏，为方便调整实验过程中逐个安放到光路中；（2）打开白光点光源，调整合适高度，将准直透镜放入光路中，初始调试时将准直镜靠近光源出光口，观察出光口是否在透镜中心，前后移动准直镜即可看到准直光斑，如果准直光斑不在白屏中心，上下调整准直镜，同时调节白光点光源的高度，最终使光源通过准直镜出射的光通过白屏中心；（3）安装正弦光栅，正弦光栅在影响调整的情况下可以与准直镜足够近，注意光栅再被夹持时不要有明显倾斜；（4）安装扩束透镜，调整扩束透镜高度，使入射扩束的光斑基本完全通过扩束镜，前后移动扩束镜位置直至在白屏上投影出清晰条纹；（5）安装CMOS相机，调节相机的高度，使CCD镜头中心与扩束镜尽量等高，同时调整相机前方镜头，最终能在相机靶面上看到清晰像。
2、实验测量过程（1）将2线/mm的正弦光栅放入调整好的光路中，调节CCD与被测面的距离，使光栅像充满整个CCD像面；（2）调整测量物的高度，使光栅像照射到白屏区域，同时此区域可被CCD接收；（3）打开软件图像采集功能，将有标定光源的图像信息记录下来；（4）沿垂直于导轨方向移动光栅，每次移动1/5栅距（0.1mm），记录每次移动后的光栅图像，共5幅。
条纹投影三维测量原理
条纹投影三维测量原理Stripe projection three-dimensional measurement is a widely used technique in various industries, such as automotive, aerospace, and medical. By projecting a structured light pattern onto an object, this technology can accurately capture its surface shape and measure dimensions in three dimensions. The principle behind stripe projection 3D measurement lies in the triangulation method, where the position of the stripes on the object's surface is analyzed to determine its 3D coordinates. This allows for precise and efficient measurements that are essential for quality control and product development.条纹投影三维测量是各行各业广泛使用的技术，例如汽车、航空航天和医疗。
通过将结构化光模式投射到物体上，这项技术可以准确捕捉其表面形状并在三维上测量尺寸。
条纹投影三维测量的原理在于三角测量方法，通过分析物体表面上条纹的位置来确定其三维坐标。
这种精确而高效的测量对于质量控制和产品开发至关重要。
One of the main advantages of stripe projection 3D measurement is its ability to quickly capture complex surface shapes with highprecision. This is particularly useful in industries where dimensional accuracy is crucial, such as in manufacturing and engineering. The structured light pattern projected onto the object allows for detailed and accurate measurements of even the most intricate geometries. This results in improved product quality and reduced manufacturing errors.条纹投影三维测量的主要优势之一是能够快速捕捉复杂表面形状并具有高精度。
实验四_条纹投影三维外形测量
实验四条纹投影三维外形测量
一、实验目的
掌握莫尔条纹等高图法测量表面轮廓的原理。
二、基本原理
1. 莫尔条纹等高法
2. 莫尔条纹等高法的数学原理
三、主要仪器及耗材
1：溴钨灯S 9：CCD纸板架（SZ-50）
2：准直透镜L1（f ′=70 mm）10：CCD附件镜头（SZ-13）3：二维架（SZ-07）11：计算机（附带图像软件）4：12：图像数据采集卡（SZ-03）5：干版架（SZ-12）13：三维平移底座（SZ-01）6：成像透镜L3（f ′=225 mm）14：二维平移底座（SZ-02）7：二维架（SZ-07）15：二维平移底座（SZ-02）8：16：通用底座（SZ-04）
四、实验内容与步骤
1．光路的搭建
2．与计算机的连接
3．图像采集与三维分析
五、实验过程要求：
1．记录(画)光路布置图，包括各元件参数和元件间大约间距和角度。
2．记下调节调整的过程的方法。
3．记录观察到的现象。
4．分析结果。
六、实验报告要求：
1．查找资料，总结出莫尔条纹等高法原理。
2．完成“实验过程要求”的分析与总结。
3．其它讨论。
注意事项：
1．CCD与微机的数据采集卡连接好后，先接通CCD电源后再开微机。
2．不可随意插拨电源。
页1。
光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展
图 1 直接三角法示意
激光器发出的光照射到参考平面上 ,部分反
射光通过透镜组成像并显现在光敏面上 ,当被测
物轮廓高度发生变化时 ,像点在光敏面上的位置
也发生变化. 由像点变化可求得高度的变化 ,即相
对参考面的高度值. 测点高度满足 [ 6 ]
( a + m 0 2 )Δg
h=
b ab
1 + m 20Δg
Abstract: Of the different shape measurement methods and the phase analysis techniques, op tical p rofilom etry for the diffused reflection objects can be classified into two group s, namely direct triangulation and grating p rojection phase measurement method. This paper mainly introduces grating p rojection as one kind of phase m easurement method. The measurem ent p rincip le of grating p rojection method and the key techniques, such as Fourier transformation m ethod, phase unw rapp ing and system calibration, are given. Some currently popular research subjects and future possible top ics are p resented. Key words: op tical p rofilometry; grating p rojection; phase measurement; phase unw rapp ing; system calibration
条纹投影轮廓术系统模型与标定综述
条纹投影轮廓术系统模型与标定综述条纹投影轮廓术是一种常用的三维测量技术，通过投射光栅或条纹到被测物体表面，利用相机捕捉被投射物体的形变，从而实现对物体表面的三维坐标测量。
系统模型与标定是条纹投影轮廓术中的重要环节，下面我将从系统模型和标定两个方面对条纹投影轮廓术进行综述。
系统模型：条纹投影轮廓术的系统模型一般包括光源、投影装置、相机、被测物体和计算机等组成部分。
光源通常采用激光器或投影仪，用于产生光栅或条纹投影；投影装置用于控制光源的投影方向和角度；相机用于捕捉被投射物体表面的条纹图案；被测物体是需要进行三维测量的对象；计算机用于图像处理和三维坐标计算。
系统模型需要考虑光源和相机的位置关系、光源的光斑形状、相机的内参和外参等因素，以建立准确的三维坐标测量模型。
标定：在条纹投影轮廓术中，标定是指确定光源和相机的内部参数和外部参数，以及光源和相机之间的相对位置关系。
内部参数包括相机的焦距、主点位置等；外部参数包括相机的位置和姿态；相对位置关系包括光源和相机的相对位置和方向。
标定的过程一般包括相机标定和光源标定两个部分，通过拍摄特定的标定板或标定物体，利用图像处理和数学模型求解相机和光源的参数。
标定的准确性直接影响到三维测量的精度和稳定性。
综述：条纹投影轮廓术系统模型与标定是整个测量过程中至关重要的环节，合理的系统模型和准确的标定参数是保证测量精度的基础。
在实际应用中，需要根据具体的测量需求和环境条件选择合适的系统模型和标定方法，以获得准确可靠的三维测量结果。
同时，随着计算机视觉和图像处理技术的发展，条纹投影轮廓术在工业制造、医学影像、文物保护等领域有着广泛的应用前景，对系统模型与标定的研究也将更加深入和完善。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统【摘要】这篇文章介绍了一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统。
在文章说明了研究背景、研究意义和研究目的。
接着，在正文部分分别概述了线结构光立体视觉技术和条纹反射法的原理，详细介绍了系统框架设计和算法实现流程。
随后进行了实验验证和结果分析。
最后在结论部分总结了研究成果，展望了进一步的研究方向，并分析了该系统的应用前景。
该系统结合了两种技术的优势，能够更精确地检测三维轮廓，具有较高的应用潜力。
【关键词】线结构光、立体视觉、条纹反射法、三维轮廓检测系统、系统框架、算法实现、实验验证、结果分析、研究成果、研究展望、应用前景。
1. 引言1.1 背景介绍三维轮廓检测系统是一种基于先进光学技术和图像处理算法的高精度测量系统，用于获取目标物体表面的三维形状信息。
随着制造业的发展和需求的增加，对高精度、高效率的三维测量技术的需求也日益增加。
传统的三维测量方法存在着测量精度低、速度慢、数据处理复杂等问题，因此研究开发一种结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统具有重要的意义。
线结构光立体视觉技术是一种通过投射结构化光源，并通过相机进行图像采集和处理，从而获取物体表面三维空间点云信息的技术。
而条纹反射法则是利用物体表面的反射特性，在投射一定规律的条纹光源后，通过分析条纹的变形情况来推导出物体表面的曲率和形状信息。
将两种技术结合在一起，可以克服各自的局限性，提高三维轮廓检测系统的测量精度和速度，同时也可以减少数据处理的复杂程度，提高系统的实用性和稳定性。
1.2 研究意义三维轮廓检测系统结合线结构光立体视觉和条纹反射法具有重要的研究意义。
这种系统可以在不接触被测物体的情况下实现精确的三维轮廓检测，避免了传统接触式测量可能造成的损伤或误差。
利用线结构光和条纹反射法相结合的方式，可以提高检测系统的稳定性和准确性，同时降低成本，使得这种技术更具实用性。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统随着科技的发展，三维轮廓检测系统在工业领域中扮演着越来越重要的角色。
它可以用于检测产品的尺寸、形状和表面质量等参数，为产品质量的保证提供了重要的帮助。
而结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统则是在现有技术基础之上的一次升级，它拥有更高的精度和更广泛的应用范围。
线结构光立体视觉技术是一种基于相机和激光器的三维测量技术，通过投射光栅条纹图案到目标物体表面上，然后利用相机来捕捉目标物体表面的条纹图案，通过计算图案的形变来获取目标物体的三维形状信息。
而条纹反射法是一种基于光条纹的三维形状测量技术，它通过将光线投射到目标物体表面上，当光线与物体表面发生偏折时，在光源和相机之间形成条纹，通过分析条纹的形变来获取物体的三维形状信息。
将这两种技术结合起来，就形成了一种新的三维轮廓检测系统。
这种系统可以在不同的光照条件下获取目标物体的精准三维形状信息，而且对于不同材质和表面特性的物体都有很好的适应性。
它可以应用于工业制造中的产品质量检测、医疗领域中的病人体型测量、文物保护中的立体扫描等诸多领域。
这种结合了线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统有着许多优势。
它具有较高的精度和稳定性。
通过结合两种不同的检测方法，可以有效地避免各自方法的局限性，从而提高系统的检测精度和稳定性。
它具有较强的适应性和容错性。
由于采用了两种不同的检测方法，系统对不同材质和表面特性的物体都有很好的适应性，并且可以在一定程度上克服各自方法的一些缺陷。
它具有较高的实用性。
这种系统可以在不同的光照条件下获取目标物体的精准三维形状信息，而且对于不同材质和表面特性的物体都有很好的适应性。
它具有较低的成本。
相较于单一的三维形状测量方法，这种结合了线结构光立体视觉和条纹反射法的系统可以用更低的成本来获得更高精度的测量结果。
这种结合了线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统也存在一些挑战和问题。
光学三维轮廓仪实验报告
光学三维轮廓仪一、实验目的对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量二、实验设备原理介绍它的工作原理主要基于光学干涉技术和非接触式测量图1工作台整体三、实验设备中用的传感器及传感器安装位置、类型三维光学轮廓仪的核心部分是光学传感器，它主要由相机、光源和适配器等组成。
主要原理为白光干涉的传感器应用。
图2标注后相机采集被测物体表面的光学信息，适配器将相机和光源组合到一起，以便在同一光路中捕获到被测物体的图像和三维坐标信息。
光源通常使用投影式光源，可以通过光斑和条纹等方式投射出特定的光学图案，用于测量被测物体表面的形态和轮廓。
其中白光干涉的传感器中，白光干涉功能强大，广泛应用于测量表面形貌和透明膜。
它特别适用于测量光滑和适度粗糙的表面。
它的优势在于任何放大倍数都能确保纳米级的纵向分辨率。
具体传感器如下：（1）CCD/CMOS摄像头：用于捕捉物体表面的图像。
（2）激光发射器：用于发射激光光束。
（3）激光接收器/相机：用于接收反射回来的激光光束或者激光散斑图案。
四、查找资料，写出设备上传感器的工作原理所用传感器的工作原理：（1）CCD/CMOS摄像头：将物体表面的图像转换成电信号。
（2）激光发射器：发射一束激光光束，通常是一条直线或者一组线条。
（3）激光接收器/相机：接收激光光束反射回来的信号，或者接收被激光光束照射后产生的散斑图案。
最后通过分析摄像头捕获到的图像或者激光接收器接收到的信号，可以计算出物体表面的三维形状和轮廓。
五、数据处理的方式在光学传感器采集到物体的图像和三维坐标信息后，需要对这些数据进行处理和分析。
数据处理主要包括：1.图像预处理。
由于光学传感器采集的图像存在噪声和失真等问题，需要采用滤波和去噪等技术对其进行预处理，以便后续处理和分析。
2.点云处理。
光学传感器采集到的三维坐标信息被称为点云，在点云中，每个点都有自己的坐标信息和颜色信息。
点云处理主要包括点云对齐、点云滤波、点云配准等操作，可以得到高质量、准确的物体表面三维坐标信息。
纹影成像实验报告
一、实验目的1. 理解纹影成像原理，掌握纹影成像实验的操作方法。
2. 通过实验，观察光束在物体中的传播情况，了解物体对光线的遮挡和折射作用。
3. 学习使用纹影仪进行光学实验，提高实验技能。
二、实验原理纹影成像是一种利用物体对光线的遮挡和折射作用，将物体的形状、位置等信息以暗纹和亮纹的形式在光屏上显示出来的方法。
当光线通过物体时，部分光线被物体遮挡，部分光线被折射，未被遮挡的光线继续传播。
未被遮挡的光线在光屏上形成亮纹，被遮挡的光线在光屏上形成暗纹，从而在光屏上形成物体的像。
三、实验仪器与材料1. 纹影仪2. 线光源3. 平面镜4. 物体（如玻璃片、金属片等）5. 光屏6. 研磨石7. 研磨粉8. 望远镜四、实验步骤1. 将纹影仪安装好，确保线光源、平面镜、物体和光屏的位置正确。
2. 将物体放置在纹影仪的光路中，调整物体与平面镜的距离，使物体位于光路中心。
3. 打开线光源，观察光屏上的亮纹和暗纹。
4. 调整物体与平面镜的距离，观察光屏上亮纹和暗纹的变化。
5. 使用望远镜观察物体，分析光线的传播情况。
6. 比较不同物体对光线的影响，分析物体形状、位置等因素对纹影成像的影响。
7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，观察到光屏上出现了亮纹和暗纹，亮纹和暗纹的位置与物体的形状、位置有关。
2. 分析（1）当物体靠近平面镜时，亮纹和暗纹间距变小，说明物体对光线的遮挡和折射作用增强。
（2）当物体远离平面镜时，亮纹和暗纹间距变大，说明物体对光线的遮挡和折射作用减弱。
（3）不同形状的物体对光线的遮挡和折射作用不同，导致亮纹和暗纹的分布不同。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了纹影成像原理，了解了物体对光线的遮挡和折射作用。
2. 实验结果表明，物体的形状、位置等因素对纹影成像有重要影响。
3. 纹影成像实验有助于提高我们的实验技能，为后续光学实验打下基础。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意调整光路，确保光线垂直照射物体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
插值法求得：
a b c d
12
数据处理：测路桩
1、同样的方法对路桩解相位
2、相位补偿：
以0级条纹为基准，对路桩纵向依次补偿： %解相位 RFILZ=(unwrap(FILZ.*2,[],2))./2; for i=201:400 j=fix((i+443)./4); RFILZ(i,:)=RFILZ(i,:)-abs(fix((RFILZ(i,j)+37)./pi))*pi; end
台阶高度：42mm
17
误差分析
路桩圆锥角测量值：
非线性：angle = 28.5935 deg 线性：angle = 29.1314deg
实际值：40deg 绝对误差：e1 | 40 28.6 | 11.4 deg
e2 | 40 29.1 | 10.9 deg
结论： 线性拟合与非线性拟合的结果误差都比较大， 但两者本身相差很小。 误差大的可能原因： 1.30的条纹较粗，本身精度差。 2.x,y横向标定的方法比较粗糙，人眼读数误差较大。 3.没有去除噪音的预处理。 4.其他：解算相位的算法可能不准。。 18
13
数据处理：测路桩
3.得到的各点相位后，代入标定式：
非线性：
M N z P 1
线性：
x a z b y c z d x a z b y c z d
z M N
14
数据处理：测路桩
4.拟合各个高度的圆，并计算圆锥角 j=100处的圆拟合：
12.5% 相对误差： 1 2 5%
19
谢谢!!
20
2.在z=0 10 20 30 40 50 60 mm 七个位置分别进行4步移向并拍照，共得28张图
4
实验步骤
• 二、测量路桩
• • 在z=0处，将路桩垂直放在参考平面前 用30的条纹依次移相，得到4张图
5
实验步骤
• 三、测量间断台阶
• • 分别在30条纹和80条纹下用4步移相测量台阶，共8张图 30的单根条纹能覆盖台阶处
相对误差：1 28.5% 2 27.25%
误差分析
台阶测量值：
30条纹粗测：45mm
80条纹细测：42mm 实际值：40mm
e1 | 40 45 | 5mm 绝对误差： e2 | 40 42 | 2mm
结论： 台阶的测量误差相比路桩的测量误差要小很多 主要原因： 台阶是两个平面的测量，而路桩的曲面拟合导an1
I0 I2 I1 I 3
7
数据处理：标定
一、标定z和相位φ关系
3，对第二到第七个位置，对相位进行补偿：
补偿原理：使每个位置上坐标纸y轴所在的条纹相位位于一个周期内
补偿后点（1,1）在各个位置的相位：
8
数据处理：标定
一、标定z和相位φ关系
4，非线性：
M N z P 1
%求圆锥角： fz1=mean(R(1:50))-mean(R(51:100)); fm1=mean(CY(1:50))-mean(CY(51:100)); angle=2.*(abs(atan(fz1./fm1))*180./pi);
非线性标定
线性标定
结果:
非线性：angle = 28.5935 deg 线性：angle = 29.1314deg
6
数据处理：标定
以30条纹为例，80条纹标定方法一样。 实际处理时，取子矩阵【201:400，101:500】
• • • 一、标定z和相位φ关系 1，用4步移相法求每个位置各点的初始相位φ 2，用unwrap解开相位绕曲。
I A B sin( ) I 0 A B sin I1 A B cos I 2 A B sin I 3 A B cos
（201，101）到（201，501）间隔50，横向9点
（201，101）到（401,101）间隔25，纵向9点 2 利用对应像素点的实际坐标位置，可分别求得 x方向9点的a和b，和y方向9点的c和d 3 利用曲线拟合（与纵向标定相同），得到a，b，c，d与像素坐标的关系
11
数据处理：标定
二、标定x,y和相位z关系
B
B
解得：
线性：
z M N
求解略
9
数据处理：标定
一、标定z和相位φ关系
点（201,101）和点（301,101）
非线性标定： 线性标定：
10
数据处理：标定
二、标定x,y和相位z关系
1，根据
x a z b y c z d
在z=0和z=60处的第一张图上分别取像素相同的的17个点：
条纹投影测物体三维轮廓 ——实验总结
组员：袁仁智 马大蔚 方波浪 2014年10月28日
1
测量对象
路桩、间断台阶
2
器材装置
实验装置和器材 – 投影仪 – CCD及其应用软件 – 底板（参考坐标纸） – 卡尺等 CCD 条纹投影 仪 物体
3
实验步骤
• 一、标定（分别标定30和80的条纹）
1.将投影仪与参考面正对： • 前后移动参考面，观察在坐标纸y轴所处条纹位置是否改变。
15
数据处理：测台阶
30的粗条纹时
1.取前一段台阶的数据、解相位 2.取后一段台阶的数据，解相位，补偿相位，使第一根条纹与前一段台阶最后一根条纹相位相差pi 3.利用前面标定的关系，求两个面的坐标。
粗测台阶高度：45mm
16
数据处理：测台阶
80的细条纹时
1.取前一段台阶的数据、解相位
2.取后一段台阶的数据，解相位，补偿相位，使第一根条纹与前一段台阶最后一根条纹相位相差n*pi 当n取不同值时，得到一系列台阶高度，取最接近粗测值45mm的那个n值 3.利用前面标定的关系，求两个面的坐标。