基于相移編碼的分段相位編碼三維測量研究.pdf

1、隨著人類科技的不斷進(jìn)步，計量方法也發(fā)生了根本性的改變，不斷涌現(xiàn)出新的三維測量方法。其中，在光學(xué)技術(shù)中，基于條紋投影輪廓術(shù)的三維測量方法是光柵投影三維測量技術(shù)中最常用、最有效的方法之一。然而，其測量精度和測量速度依然是人們研究的熱點。
　　相較于格雷加相移的三維測量方法，格雷碼是基于強(qiáng)度的編碼，其對環(huán)境光、相機(jī)噪聲、測量對象表面的反射率等比較敏感，而基于相位的編碼方式的相位編碼條紋，抗干擾性好，在相位展開時能得到相對準(zhǔn)確的條紋級次。

2、但是，當(dāng)在相位編碼條紋中采用的碼字的數(shù)量增加時，在計算條紋級次的時候也會產(chǎn)生許多錯誤，本學(xué)位論文針對相位編碼條紋在求解條紋級次的時候出現(xiàn)判決出錯的問題，提出了基于相移編碼的分段相位編碼方法，利用GPU對三維測量過程中的并行計算進(jìn)行加速，對復(fù)雜物體高精度的快速三維測量方法中的關(guān)鍵問題展開研究。
　　本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1.提出了分段相位編碼條紋。隨著相位編碼條紋數(shù)增多，導(dǎo)致條紋級次k(x,y)判決不穩(wěn)健，跳變

3、處出現(xiàn)錯誤和周期錯位等問題。為解決以上問題，提出分段相位編碼條紋，將相位編碼條紋進(jìn)行分段設(shè)計，使每相鄰碼字之間相位高度差增大，通過得到分段的跳變點計算連續(xù)的條紋級次，在不減少碼字的情況下，使條紋級次更容易判決。實驗證實了本方法的可行性。
　　2.提出了基于相移編碼的分段相位編碼條紋三維測量方法。雖然提出的分段相位編碼條紋增大了碼字之間的相位高度差，但是其階梯相位的每一個階梯的像素寬度沒有變化，分段相位編碼條紋的實際分辨率并沒有很大

4、的提升，在相位編碼條紋中采用的碼字的數(shù)量增加時，在計算條紋級次的時候仍然會產(chǎn)生錯誤，從而導(dǎo)致相位展開出錯。因此，要實現(xiàn)更多碼字的測量對我們來說仍然是一個挑戰(zhàn)。在本方法中，設(shè)計了一個新的基于相移編碼的分段階梯編碼條紋，采用較少的碼字來代替更多的碼字，增大了碼字的像素寬度，解決了碼字增多導(dǎo)致條紋級次誤判的問題，并且提出了基于相移編碼的分段相位編碼條紋解包裹算法。這種方法的主要思想是將正弦條紋和相位編碼條紋的每個階梯之間的寬度比設(shè)置為1：n。