论文部分内容阅读
基于相移的光栅投影三维测量具有高精度、非接触等优点,但仅适用于静态测量。为了实现快速、高精度的三维测量,散焦相移光栅投影测量技术成为近年来的研究热点,甚至已经被广泛应用于一些快速、动态测量中。然而,该方法仍不可避免地受到物体运动的影响,使测量结果产生误差,为了对这种误差进行修正补偿,本文深入分析研究了不同运动状态对测量产生的影响,并提出了相应的解决办法,主要创新和工作如下:(1)本文提出了一种基于匀速运动补偿的三维测量。该补偿方法同时考虑了被测对象的运动对摄像机像平面上以及投影仪相位平面上对应点的影响,借助Lucas-Kanade金字塔光流法对摄像机像平面上的运动信息进行测算,再根据该运动信息采用五步相移法求解出了投影仪相位平面上的相位误差。同时还提出了一种可以同时降低相移法周期性和离群点影响的滤波器,进一步提升了相位误差的测算精度和补偿效果。此外,针对运动对相位展开过程的影响,本文根据求解出的相位误差提出了一种对相位展开进行运动误差校正的方法,实现了对灰阶码编码过程的运动补偿。仿真和实验表明该方法可以明显降低运动对相移法测量的影响,减少重建结果的运动波纹。(2)针对实际测量中变速运动对象的测量问题,本文以基于匀速运动补偿的方法为基础,通过优化算法求解出变速运动误差,提出了基于变速运动补偿的三维测量方法,提升了测量效果并减少了测量对象的运动状态限制。新的运动补偿方法改进了投影和采集图像的序列,提升了整体方案在实际测量中的鲁棒性。仿真和实验结果都表明,在对变速运动对象进行测量时,该方法可以取得对运动不敏感的三维重建结果。本文还针对常见的动态人脸三维测量提出了利用人脸特征点进行运动估计的改进方案,改进了运动补偿中的运动估计方式,提升了对运动人脸测量的效果,为运动人脸三维测量提供了新的方案。