物体三维形貌及色彩信息快速测量技术基础研究

本项目提出了基于彩色莫尔条纹的快速测量物体彩色三维信息的新方法，它以彩色自由曲面为研究对象，以实现色彩与三维轮廓同步快速测量为目标，研究非接触、高精度彩色三维轮廓测量理论与技术。基本原理：由彩色面结构光发生器，投射彩色编码莫尔条纹至被测物体表面，建立物体的反射模型。在此基础上，再投射另一种分布形式的彩色编码莫尔条纹至被测物体，由于物体表面几何形貌和不同颜色的调制，条纹发生变形，由彩色CCD摄像机获取被调制的变形彩色条纹图像，通过信息解调技术分别获取被测物体高度调制和表面颜色调制的信息，结合相应的相位解调算法和系统标定技术，同步获得被测物体的三维轮廓和三维彩色信息。该方法只需要采集两幅彩色图像即可获取彩色三维信息，测量速度快，精度高，易于实现快速在线测量。该方法可用于逆向工程设计、文化遗产保护、工艺品加工、玩具制造等领域，在彩色三维轮廓快速及在线测量方面具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

本项目提出了基于互补彩色编码条纹快速测量彩色物体三维轮廓的新理论和方法。该方法利用软件和投影仪构造和投影彩色编码条纹至彩色物体上，通过CCD摄像机采集受调制的变形条纹图，经系统标定和图像匹配算法获得彩色物体的三维轮廓信息和颜色信息。该方法削弱了测量系统中红、绿、蓝三通道的耦合问题，取得了彩色物体表面每一点的反射率矩阵，可实现非接触、大范围、高精度的彩色物体三维轮廓测量。.研究了彩色图像的闭合形式抠图算法，并讨论了约束条件下的抠图处理结果；研究了基于虚拟成像的投影仪标定方法，并利用LCD显示器作为标定板，一次性完成了摄像机标定和投影仪标定，实现了绝对相位到三维坐标的转化；针对彩色图像受外界因素的影响，研究图像校正技术，实现了对图像亮度、对比度、色偏等参数的综合校正。.本项目以彩色花瓶为测量对象，实现了其三维轮廓信息和颜色信息的测量，并测量系统进行了相应的精度分析，为彩色物体的三维轮廓测量提供了有力的理论基础，具有广阔的应用前景。