【技术实现步骤摘要】
一种刚性运动物体的动态三维测量方法
本专利技术属于光栅投影三维测量
,具体涉及一种刚性运动物体的动态三维测量方法。
技术介绍
自动化生产线上的被测产品,其形状不变、位置移动。由于工业产品往往形状较为复杂,测量精度要求较高,因此难以实现单幅条纹三维测量。而多幅条纹投影的静态物体三维测量技术成熟、测量精度高、可靠性高,因此将静态物体的三维测量技术推广到刚性运动物体的三维测量中,可以极大的提高生产线上产品的检测效率。Zhang等在基于三步相移的基础上,提出了标定算法、相位补偿算法、空间相位展开算法和GPU并行处理技术,构建了一套高速、高精度、实时的动态三维测量系统,不但能进行静态物体的三维测量,而且能实现40帧/秒的动态三维测量。但上述方法测量速度不高,仅能实现慢动态物体的三维测量。Liu等将格雷码解相位技术推广至动态物体的三维测量,实现了1000帧/秒的高速动态三维测量。但在物体质心提取上存在偏差,导致同步误差补偿存在偏差,影响了动态物体的三维测量精度。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种刚性运动物体的动态三维测量方法,以实现自动化传输线上运动产品的有效测量,避免了传输线停止运行、测量、传输线运行的复杂过程,提高了测量效率。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种刚性运动物体的动态三维测量方法,包括以下步骤:步骤1,通过相机视野中物理尺寸和像素尺寸的比值,以及已知的传输线物理速度来获得运动物体的像素速度,估计多幅采集条纹之间的像素偏移,具体做法是:在传输线上放置一个标尺,记录相机视野中沿x坐标的物理尺寸,相机视野中沿x ...
【技术保护点】
1.一种刚性运动物体的动态三维测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,通过相机视野中物理尺寸和像素尺寸的比值,以及已知的传输线物理速度来获得运动物体的像素速度,估计多幅采集条纹之间的像素偏移,具体做法是:在传输线上放置一个标尺,记录相机视野中沿x坐标的物理尺寸,相机视野中沿x坐标的像素大小是已知的,可获得像素尺寸与物理尺寸之间的关系,kx=512(pixels)/118(mm)≈4.34(pixels/mm);pixels表示像素;如果传输线的物理速度是已知的,vm=40(mm/s),则可获得像素速度为vp=k×vm≈174(pixels/s),三维测量系统同步投影和采集,相邻帧之间的周期T相等且已知,T=0.01s,则相邻帧之间的像素偏移P也相等,即P=vp×0.01≈1.74(pixels),当使用四步相移算法和三频外差展开算法来计算相位信息时,第i帧图像和第一帧图像之间的像素偏移表示为:Pi‑1=1.74(i‑1),i∈[2,12] (1)四步相移算法和三频外差展开算法的投影条纹为三频、四相移共计12幅条纹,当投影和采集的频率为100Hz时,即T=0.01s、vm=40m ...
【技术特征摘要】
1.一种刚性运动物体的动态三维测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,通过相机视野中物理尺寸和像素尺寸的比值,以及已知的传输线物理速度来获得运动物体的像素速度,估计多幅采集条纹之间的像素偏移,具体做法是:在传输线上放置一个标尺,记录相机视野中沿x坐标的物理尺寸,相机视野中沿x坐标的像素大小是已知的,可获得像素尺寸与物理尺寸之间的关系,kx=512(pixels)/118(mm)≈4.34(pixels/mm);pixels表示像素;如果传输线的物理速度是已知的,vm=40(mm/s),则可获得像素速度为vp=k×vm≈174(pixels/s),三维测量系统同步投影和采集,相邻帧之间的周期T相等且已知,T=0.01s,则相邻帧之间的像素偏移P也相等,即P=vp×0.01≈1.74(pixels),当使用四步相移算法和三频外差展开算法来计算相位信息时,第i帧图像和第一帧图像之间的像素偏移表示为:Pi-1=1.74(i-1),i∈[2,12](1)四步相移算法和三频外差展开算法的投影条纹为三频、四相移共计12幅条纹,当投影和采集的频率为100Hz时,即T=0.01s、vm=40mm/s,第2~12幅条纹相较于第1幅条纹的像素偏差见表1;步骤2,估计相位偏移,描述新的投影条纹为:gi,j(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos[2πfjx+2π(i-1)/N+Δφi,j](2)式中,a(x,y)为背景光强值,b(x,y)为调制强度,N为总的相移次数,由于选择四步相移算法,因此N=4,i表示第i次相移,i∈[1,4],fj为投影条纹的频率,由于选择三频外差相位展开算法,j∈[1,3];Δφi,j表示相位偏移,它可由像素偏差Pi-1计算;公式(2)的关键是根据像素偏差计算得到相位偏差Δφi,j,显然,Δφ1,1=0,即第1帧条纹图像不需要偏移,第2~12帧条纹图像需要偏移;由于投影三套不同频率的条纹,因此相位偏差计算公式是不一致的,需要计算相机采集的三套不同频率的像素周期为Nf1,Nf2和Nf3,以Nf1计算过程为例,频率为f1的参考条纹的包裹相位由四步相移算法计算获得,沿着x坐标提取第256行的包裹相位,得到具有包裹相位跳变点,两个相邻WP...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨延西,王建华,张申华,邓毅,高异,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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