結構光三維測量技術簡介

相位測量輪廓術 ( PhaseMeasuring Profilometry,簡稱PMP)是采用結構光照明的一種非接觸的三維面形測量方法. 這種方法采用正弦光柵投影和數字相移技術,以較低廉的光學、電子和數字硬件設備為基礎,以較高的速度和精度獲取和處理大量的三維數據。作為一種重要的三維傳感手段,這種方法已在工業檢測、實物仿形、醫學診斷等領域獲得廣泛應用。

1）光學三維測量技術按照成像照明方式的不同通常可分為被動三維測量和主動三維測量兩大類。 

   相位測量輪廓術目前已成為使用最為廣泛的主動三維測量技術。

2）相位計算

2.1 相位主值計算 

    標準N幀相移算法對系統的隨機噪聲具有最佳的抑制作用，且對N-1次以下諧波誤差不敏感，目前已成為結構光測量技術中使用最為廣泛的一種相移算法。

2.2 相位展開

    目前已有非常多的相位展開算法，這些算法大體上可分為兩大類：空間相位展開和時間相位展開。與空間相位展開方法相比，時間相位展開雖然需要的圖像更多，但是可以算法的穩定性更強。因此，多采用多頻外差原理這一經典的時間相位展開方法進行相位展開。

3） 相位誤差分析與補償

3.1 相位誤差分析

     一般來講，相位測量輪廓術中的相位誤差有三個主要來源:相移機構的相移誤差、光柵圖像的非正弦化、光柵圖像的離散化和隨機噪音。其中光柵圖像的非正弦化將成為系統相位計算的主要誤差。

      相位測量輪廓術的測量誤差有2個主要來源,即相移誤差和探測器的非線性誤差.

      相移誤差因相移步距的不相等所致,相移誤差常常是不可避免的,但是可以通過采用精密的相移裝置和測量過程中采用實時相移校正技術 ,使相移誤差降低到最小限度.這時探測器的非線性誤差將成為主要的影響因素.

3.2 相位誤差補償

      光柵圖像中的高頻分量引起的相位誤差是有規律的，如果能夠對其進行正確的統計，找出其分布規律，則可使用相位誤差查找表對其進行有效的補償。

      通過直接分析拍攝標準平板得到的光柵圖像的相位誤差，并量化建立相位誤差查找表，后續系統標定和測量過程中使用已建立的相位誤差查找表對相位誤差進行補償。 

4）系統參數標定

     選對合適的系統參數標定方法可以有效的減小誤差。

5）三維重建

6） 結構光三維測量系統及其應用簡介

      利用結構光成像的設備目前已經很成熟的拍照式三維掃描儀，如：精易迅科技的PTS系列三維測量系統中標準型系統的測量精度為0.05mm，精密型系統的測量精度為0.015mm。

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