Phase Shifting Profilometry (PSP) attracted high attention because of its high accuracy on 3D shape measurement. PSP can reach micron-level accuracy when the object is stable; however, failure will be caused when the object moves during the measurement. The fundamental reason which causes the above issue is: the traditional 3D reconstruction model cannot describe the fringe patterns when the object moves. This project proposes to improve the traditional 3D reconstruction model by utilizing the movement information of the object. This project will focus on the following issues: system model with movement information, object movement tracking and 3D reconstruction model for object with movement. In details it includes: obtain the relationship between height information, movement information and phase information; object tracking based on marker, feature points and tracking code design; 3D reconstruction model based on signal estimation. The accuracy and robustness of the proposed method are verified by simulation and experiment. This project will significantly improve the reconstruction accuracy for object with movement. The project outcome not only enriches the principle of the 3D shape measurement, improves the reconstruction accuracy, but also promotes the application of 3D shape measurement technology.
相移法因其高测量精度在三维测量领域受到了广泛关注。在物体静止状态下,相移法测量精度可达微米级;而物体运动将引起测量失败。其根本原因为:传统相移法三维重构模型不包含物体运动信息。本项目拟通过分析物体运动对相移法重构模型的影响,提出包含运动信息的三维重构模型。围绕包含运动信息的系统模型,物体运动的跟踪与数学描述、运动物体的高精度三维重构三个方面进行研究,并解决如下科学问题:物体的运动信息、高度分布以及相位信息之间的关系模型;标记点、特征点提取以及跟踪编码设计;基于信号估计算法的三维重构模型。通过软件仿真和开发实验原型机来进行理论验证以及系统精度和鲁棒性评估。本项目的研究成果不仅有助于丰富三维测量技术的理论和方法,显著提高运动物体三维测量精度,还对三维测量技术的应用有积极推动作用。
相移法在物体静止时可实现高精度三维重构。然而由于需要投射多幅条纹图到物体表面,物体被要求在测量过程中保持静止。物体运动将引起测量失败。本项目针对基于相移法的运动物体三维测量展开研究,围绕运动物体的跟踪与数学描述、包含运动信息的三维重构模型以及运动物体高精度三维重建展开研究,提出了多物体运动跟踪的方法,并构建了多运动物体三维重构模型,实现了单个运动物体、多个具有相同运动物体以及多个具有不同运动物体的三维重构。在运动物体跟踪方面,使用了彩色多通道分离技术,有效滤除图片中的条纹信息,得到仅包含物体的图像,进而提取物体特征点,实现物体运动跟踪;通过分析物体运动对条纹图中的相位信息影响,得到了包含运动信息的条纹描述方程,为精确重构运动物体奠定了理论基础;基于迭代的最小二乘法,实现了运动物体相位的高精度提取。本项目共发表SCI论文5篇,EI期刊1篇,国际会议论文4篇,授权发明专利1项。
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数据更新时间:2023-05-31
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