基于結(jié)構(gòu)光的三維輪廓測量系統(tǒng)研究.pdf

1、光學(xué)三維輪廓測量技術(shù)在自動化檢測、汽車等工業(yè)設(shè)計、生物醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)和安防領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。光學(xué)三維測量方法具有非接觸性、無損耗、可全場掃描、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為研究熱點(diǎn)。本文主要選取傅里葉變換輪廓術(shù)和相移法作為三維輪廓測量系統(tǒng)的理論方法。
　　 目前三維輪廓測量系統(tǒng)大多基于PC系統(tǒng)，嵌入式專用化測量尚未成熟，而由于三維輪廓測量包含大量相位求解和相位展開等運(yùn)算，所以不利于在通用計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)快速測量。為此，本文提出了

2、相應(yīng)的改進(jìn)研究，主要工作如下:
　　 (1)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA+DSP的三維輪廓測量系統(tǒng)，包含條紋設(shè)計生成、條紋輸出投影、圖像采集與數(shù)據(jù)處理模塊。其中使用Cyclone系列FPGA設(shè)計實(shí)現(xiàn)正弦條紋編碼，采用DVI技術(shù)實(shí)現(xiàn)RGB圖像信號與LCoS微型投影儀之間的傳輸。由于FPGA時序準(zhǔn)確、DVI技術(shù)抗干擾性好，可在720p微型投影儀上實(shí)現(xiàn)良好的相位條紋圖投影，并從調(diào)制系數(shù)、光強(qiáng)和Gamma效應(yīng)等方面改進(jìn)條紋質(zhì)量。利用DM64

3、2核心的DSP板卡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像采集與數(shù)據(jù)處理，通過FPGA標(biāo)志信號讀入CCD圖像傳感器采集的待測區(qū)域數(shù)據(jù)，憑借DSP良好的運(yùn)算性能，快速地實(shí)現(xiàn)三維測量中相位求解和空域相位展開等算法。
　　 (2)針對相移法相位求解中常用的反正切運(yùn)算，提出基于查找表結(jié)構(gòu)的算法優(yōu)化，以較小的空間資源換取相位求解速度的提高，通過相移法實(shí)驗表明，基于LUT算法可有效減少反正切運(yùn)算時間。
　　 (3)搭建穩(wěn)定可調(diào)的光學(xué)平臺，對相位高度映射標(biāo)定方法