三維成像中相位級次自編碼的相位測量方法

在將兩個(gè)攝像機(jī)對同一坐標(biāo)系(全局坐標(biāo)系)標(biāo)定的基礎(chǔ)上,提出了距離數(shù)據(jù)及紋理的融合方法。以調(diào)制度為模板確定攝像機(jī)視線重疊區(qū)和數(shù)據(jù)空洞,在全局坐標(biāo)中攝像機(jī)視線重疊區(qū)內(nèi)根據(jù)單位面積采樣點(diǎn)數(shù)序號最接近原則選取一定尺寸的區(qū)域作為數(shù)據(jù)拼接區(qū)。并且考慮在重疊區(qū)內(nèi)一方數(shù)據(jù)有空洞時(shí)的補(bǔ)洞方法,將空洞邊界相似放大后,新邊界和原邊界構(gòu)成的重疊區(qū)域作為數(shù)據(jù)拼接區(qū)。在數(shù)據(jù)拼接區(qū)內(nèi)將兩邊的數(shù)據(jù)以到拼接區(qū)中心線距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)平滑過渡。實(shí)驗(yàn)表明該方法是有效的,為數(shù)據(jù)融合提供了新途徑。

提出了利用三點(diǎn)二次插值法處理相關(guān)譜譜峰數(shù)據(jù)以提高dsss(直序擴(kuò)頻)信號pn碼相位測量精度的算法。該算法利用相關(guān)譜譜峰及其鄰近的2個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)確定二次插值多項(xiàng)式,然后求取插值多項(xiàng)式的極大值點(diǎn)以確定相關(guān)譜譜峰精確位置,有效地提高dsss信號pn碼相位的測量精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法實(shí)現(xiàn)了大幅度提高pn碼相位測量精度的目的。

首先介紹了基于異或門的相位差測量方法和基于近似直線的相位差測量方法,然后介紹了兩種基于dsp的測量方法。通過比較這幾種相位差的測量方法,分析了各種測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)和影響測量精度的原因。

提出一種利用投影儀條紋投影技術(shù)完成三維坐標(biāo)測量的方法。測量系統(tǒng)包括兩部分:一是可以在三維坐標(biāo)內(nèi)自由移動(dòng)的測頭,另一個(gè)就是靜止不動(dòng)的面陣探測陣列。移動(dòng)的測頭上有微型投影儀,形成的投影條紋由面陣探測器接收。應(yīng)用相移算法精確測量探測器上的相位,并結(jié)合幾何系統(tǒng)模型通過最優(yōu)化方法確定測頭的xyz坐標(biāo)。給出了測量原理、迭代求解方法、計(jì)算機(jī)模擬和初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中,微型投影裝置投影相移條紋由面陣探測器接收,利用相移條紋計(jì)算出的相位分布具有很高的精度和較強(qiáng)的抗噪聲能力,為后續(xù)的迭代優(yōu)化計(jì)算提供了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該測量方法具有較高的測量精度。

采用攝影測量方法獲取規(guī)則建筑物的幾何模型與表面紋理，重建其真三維圖形?？捎靡詳U(kuò)展攝影測量制圖系統(tǒng)，以適應(yīng)現(xiàn)代規(guī)劃、設(shè)計(jì)領(lǐng)域決策可視化要求，產(chǎn)生較大比例尺的大區(qū)域景觀圖。

針對現(xiàn)有的距離測量方法僅能測量距離,功能較為單一的問題。提出一種基于關(guān)聯(lián)成像和圖像質(zhì)量評價(jià)的距離測量方法,其可達(dá)到測量距離和成像的目的。通過實(shí)驗(yàn)測量檢測光路光強(qiáng),由計(jì)算機(jī)模擬不同傳播距離參考光路光強(qiáng),將兩路光強(qiáng)做相關(guān)運(yùn)算獲得一系列目標(biāo)物體圖像,用峰值信噪比評價(jià)圖像質(zhì)量,峰值信噪比最大的圖像對應(yīng)的參考距離即為測量值。文中利用matlab設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了文中方法達(dá)到了獲得目標(biāo)物體圖像和準(zhǔn)確測量的效果。

提出一種基于固定激光掃描點(diǎn)的三角投影法測量建筑物大目標(biāo)三維尺寸的方法。利用線結(jié)構(gòu)光旋轉(zhuǎn)掃描形面和對投影圖像進(jìn)行處理分析,實(shí)現(xiàn)三維重建和測量。導(dǎo)出了三維幾何尺寸的計(jì)算公式,進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),獲得滿意的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行建筑物等大目標(biāo)三維測量時(shí),不需激光器和傳感器平行移動(dòng),減少誤差來源,提高精度,方便可行。

u正交函數(shù)系有良好的數(shù)據(jù)逼近性能,而全相位數(shù)字濾波器具有零相位特性,文中把二者結(jié)合起來,構(gòu)造出了基于三次u系統(tǒng)的全相位雙正交u變換(apbut3,allphasebi-orthogo-nalutransformbasedon3-degreeusystem),用apbut3矩陣作為列率變換矩陣代替離散余弦變換(dct,discretecosinetransform)對圖像進(jìn)行變換編碼,提出了基于apbut3的圖像編碼算法.由于apbut3能有效地抑制圖像的高頻成分,編碼時(shí),可以用均勻的量化間隔對變換系數(shù)進(jìn)行量化,也可以預(yù)處理變換矩陣代替編碼的量化過程,簡化了圖像編碼.該算法與dct對比,當(dāng)碼率較大時(shí),其編碼效果與dct基本相同;當(dāng)碼率較小時(shí),用16×16的apbut3編碼的方塊效應(yīng)沒有dct明顯,用均值濾波器對塊邊界像素進(jìn)行平滑處理后,其方塊效應(yīng)可以基本消除.

相位測量輪廓術(shù)(pmp)是目前眾多光學(xué)三維測量方法中比較成熟可靠的一種,其系統(tǒng)標(biāo)定包括z和(x,y)坐標(biāo)標(biāo)定。在借鑒傳統(tǒng)標(biāo)定方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種基于bp和rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的pmp系統(tǒng)面內(nèi)標(biāo)定新方法,該方法將黑白棋盤圖案在有效視場內(nèi)沿世界坐標(biāo)系z軸多次放置,獲取數(shù)據(jù)樣本。在bp網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行訓(xùn)練和仿真后,利用rbf網(wǎng)絡(luò)對誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和測試。實(shí)驗(yàn)中,bp網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練步數(shù)僅為21步,rbf網(wǎng)絡(luò)測試樣本的平均距離誤差僅為0.008mm,此方法具有較高的標(biāo)定效率和標(biāo)定精度。

針對目前工程測量實(shí)際中對點(diǎn)位精度要求的進(jìn)一步提高,提出對不同載波相位的gps測量數(shù)據(jù)運(yùn)用單差模型進(jìn)行處理,有效地減小或消除由衛(wèi)星系統(tǒng)引起的測量誤差,以期為提高工程測量技術(shù)提供參考。

以常熟服裝城鋼結(jié)構(gòu)天幕空間三維施工測量為例,總結(jié)了螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工工藝,對螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的控制測量、施工安裝測量精度保障措施,以及變形監(jiān)測的基本內(nèi)容和方法進(jìn)行詳細(xì)闡述,為其他類似項(xiàng)目的施工測量提供參考。

為解決復(fù)雜形狀產(chǎn)品的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的重構(gòu)難題,提出了一種基于工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的重構(gòu)方法。首先用工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行掃描,得到產(chǎn)品切片圖像,然后通過切片圖像獲取體數(shù)據(jù);在采用高斯濾波對體數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后,使用移動(dòng)立方體算法重建三維表面,并用頂點(diǎn)刪除法和二次誤差測度算法簡化三維表面;在采用laplacian算法平滑三維表面后,將三維表面模型保存為stl格式的文件;最后,將stl格式的文件導(dǎo)入到ug中,重構(gòu)出產(chǎn)品的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型。實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。

隨著物探技術(shù)的發(fā)展,三維物探成像技術(shù)以其能形象、直觀的反映出地下介質(zhì)的形態(tài)和空間展布優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用在油氣、煤炭勘探領(lǐng)域,而水電、鐵路、城市建設(shè)等工程物探領(lǐng)域尚處于二維成像階段,研究和探索三維成像技術(shù)在工程物探中的應(yīng)用,能有效提高工程物探解決實(shí)際工程問題的能力。

由于空中目標(biāo)測量圖像灰度往往不均衡,采用傳統(tǒng)彩虹碼進(jìn)行偽彩色變換時(shí)往往造成色彩分布極不均勻,整幅圖像僅僅顯示一、二種顏色?；诖藛栴},本文根據(jù)測量圖像灰度分布特性,利用自適應(yīng)閾值理論,對傳統(tǒng)彩虹編碼進(jìn)行改造,提出了一種基于測量圖像的自適應(yīng)偽彩色編碼方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:變換后得到的偽彩色色彩豐富,完整地覆蓋了全部有效灰度范圍,且算法具有較好的自適應(yīng)性。

由我校信息與通信工程學(xué)院徐妮妮副教授等人承擔(dān)的天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金項(xiàng)目"基于全相位二維提升小波變幻的圖像編碼技術(shù)",于2007年7月15日通過天津市教委組織

建筑物立面圖是在與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖,是城市規(guī)劃、建筑立面整治及建筑物日照分析的必備材料之一。建筑物立面圖的三種傳統(tǒng)測量方法都存在操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn),因此提出一種基于三維激光掃描技術(shù)的建筑物立面圖的測量方法,并采用三維激光掃描儀進(jìn)行了單個(gè)建筑物立面圖的測量,對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,精度合格,此方法可以應(yīng)用到立面圖的測繪中。

載波相位差定位技術(shù)在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)衛(wèi)導(dǎo)定位中有很高的精度,本文將載波相位差定位技術(shù)應(yīng)用到天線相位中心偏差的測量中,通過將問題分解,逐步測量出相位中心的水平偏差和垂直偏差。搭建了測量環(huán)境,給出測量過程的公式,最終以某天線為例,給出了測量實(shí)例,測量結(jié)果精度達(dá)到\"毫米級\"。為衛(wèi)導(dǎo)天線相位偏差的測量提供了參考。

為了實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜物體三維外形的快速測量目的,首先設(shè)計(jì)了一套基于結(jié)構(gòu)光的高速測量系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由高速投影模塊和圖像采集模塊組成;然后采用一種基于絕對相位的編碼和解碼方法,實(shí)現(xiàn)絕對相位的測量,從而解決了復(fù)雜形體的三維測量過程中的二義性問題。最后,對所給系統(tǒng)進(jìn)行了三維測量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明該系統(tǒng)精度可達(dá)到0.11mm,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的精度和速度適合高速三維測量。

在基于光柵投影相位測量輪廓術(shù)的電子貼片安裝印刷錫膏質(zhì)量三維檢測中,陰影、噪聲和在線檢測的快速性要求都使傳統(tǒng)相位展開方法不能滿足需要.結(jié)合該應(yīng)用的實(shí)際工程條件,根據(jù)二維圖像信息,可以改進(jìn)相位展開方法:在測量對象平滑的區(qū)域,用基本原理法進(jìn)行相位展開;在陰影、邊界區(qū)域和三維異常的情形,分別采用質(zhì)量圖導(dǎo)向法和最小二乘法進(jìn)行相位展開.實(shí)驗(yàn)證明該方法既保證了pmp包裹相位的正確展開,又提高了處理速度.

研究了一種線性周期編碼光柵的三維輪廓術(shù)，其中采用了兩個(gè)相位相反的線性周期變化的光柵光場和一個(gè)均勻光場，對被測物體進(jìn)行三次采樣。在獲得物輪廓的同時(shí)，又獲得了物體的表面紋理。當(dāng)背影光很暗時(shí)，經(jīng)過兩次采樣即可獲得物體的三維輪廓。通過理論分析，采用相位相反的線性周期光柵光場與相位相差１／２周期的線笥周期光柵光場相比，檢測粗度可以提高近１倍。

研究了一種線性周期編碼光柵的三維輪廓術(shù)，其中采用了兩個(gè)相位相反的線性周期變化的光柵光場和一個(gè)均勻光場，對被測物體進(jìn)行三次采樣。在獲得物體三維輪廓的同時(shí)，又獲得了物體的表面紋理。當(dāng)背景光很暗時(shí)，經(jīng)過兩次采樣即可獲得物體的三維輪廓。通過理論分析，采用相位相反的線性周期光柵光場與相位相差１／２周期的線性周期光柵光場相比，檢測精度可以提高近１倍。

利用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維測量或場景再現(xiàn)是圖像處理領(lǐng)域的重要應(yīng)用,結(jié)構(gòu)光的編碼與構(gòu)造是進(jìn)行以上工作的基礎(chǔ)。文章首先討論了建立三維測量系統(tǒng)的方法,然后重點(diǎn)介紹了光柵投影相位法實(shí)現(xiàn)三維測量的原理與應(yīng)用方式。通過該方法,實(shí)現(xiàn)對較大表面物體的測量與三維重構(gòu)。