风力叶片的单视场三维测量实验

发布时间： 2013-06-01 11:55:03 作者：本站编辑来源：本站原创浏览次数：我要评论()

摘要：

2.1 引言

三维非接触式测量技术具有操作简单，无损伤，精度高等优势，代表着三维数字化测量技术的发展方向。基于结构光的三维数字化测量方法是三维非接触微结构测量技术的一个比较活跃的分支。该测量方法以被测物体的相位值作为特征进行对应点匹配，从而求解出该点的三维空间坐标，这是区别于其他主动测量技术的重要标志。

2.2 实验目的

1）了解极线几何在三维数字成像中的应用。

2）了解相位重建算法，熟悉时间相位展开算法。

3）掌握物体的三维测量方法。

2.3 实验原理

a. 极线几何

求解被测物体点的三维空间坐标，应寻找到空间点在左右摄像机像面上的对应点，在双目立体视觉系统中，对应点的寻找与极线几何密切相关。如下图2-1所示，如果、是空间同一点在左右两个摄像机图像上的投影点，称为和互为对应点。

图2-1双目立体视觉中的几何关系

极线几何的几个概念：

1) 基线：指左右两摄像机光心的连线，如图2-1中的直线。

2) 极平面：指空间点p与摄像机两光心、决定的平面。

3) 极点：指基线与两摄像机图像平面的交点，如图2-1中的点、。

4) 极线：极平面与图像平面的交线，在图2-1中，称直线为图像上对应于点的极线，直线为图像上对应于点的极线，同一图像平面内的所有极线交于极点。

如果已知在图像内的位置，则在图像内所对应的点必然位于它在图像内的极线上，即一定在直线上，反之亦然。极线约束是双目立体视觉的一个重要特点，它给出了对应点重要的约束条件，将对应点匹配从整幅图像寻找压缩到在一条直线上寻找对应点，因此，极线约束极大地减少了搜索范围，对对应点匹配具有重要的指导作用。

b. 基于物体绝对相位的同名点匹配

根据极线约束的几何关系，能够得到其中一个摄像机图像上的点与另一个摄像机图像上的直线相对应的关系。即找到的是点与线的关系，而不是点与点的对应。为了能够找到对应的点，则需要借助物体相位的帮助。在立体视觉系统中，寻找空间中的某一点在不同成像面上的点的对应关系的过程称为同名点匹配。

为了得到物体的相位，投影装置将一组正弦条纹结构光投射到待测物体表面，摄像机采集含有被测物体高度信息的变形条纹图，对变形后的条纹图进行相位计算分为以下两个步骤：第一步是相位解调，即从被调制的条纹图中求解含有被测物体高度信息的相位值；第二步为相位展开，因为由相位解调而得到的相位值都分布在主值范围之内，是关于折叠的，需要对其进行展开恢复，得到绝对相位值，从而确保相位值的唯一性。如图2-2所示，（a）为某曲面的折叠相位，相位值在处出现跳变；（b）为相位偏置图，目的是阶跃点从而进行相位计算；（c）为展开后的相位图。