基于散焦技术的光栅三维测量方法研究

本文采用了二进制条纹散焦投影技术，将计算机生成的二值条纹给散焦后的投影仪，使投射到物体上的条纹为正弦条纹，再进行测量。由于二进制条纹只有两种灰度值（0和255），测量速度得到了提高，并且因其对投影仪非线性不敏感，很好的克服了Gamma效应带来的误差。实验结果表明，与传统法相比，本文所用的散焦法能很好的提高系统的测量精度。又因采用的是散焦投影方式，相机和投影仪不需要严格同步，相机曝光时间不需要精确控制，使得光栅三维测量技术能更好的用于实时测量中。现有二值散焦法在投射周期较大光栅时，难以获得高质量正弦条纹，且无可用的校正技术进行处理。针对这一问题，研究了将正弦光栅使用抖动算法处理生成二值光栅，再给散焦的投影仪用于测量的方法。抖动算法包括有序抖动和误差扩散抖动，将两者具有代表性的滤波器用于处理光栅进行测量，仿真实验结果表明，使用抖动算法处理的光栅进行测量，能降低测量误差；误差扩散抖动比有序抖动更适用于散焦投影测量。在此基础上，进一步对抖动法进行了算法和扫描路径的优化，仿真实验结果表明，优化后的抖动法进一步提高了实时测量的精度，为高精度实时测量带来了可能性。