工业内窥镜的三维测量技术(2)

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2.3.4 傅立叶变换轮廓术(Fourier Transform Profilometry FTP) 11

2.3.5 结构光编码法 13

3 结构光投影法三维测量 15

3.1 结构光投影三维测量方法 15

3.1.1 点结构光投影法 15

3.1.2 线结构光投影法 15

3.1.3 多线结构光投影法 18

3.1.4 网格结构光投影法 19

3.1.5 面结构光投影法 20

3.2 本章小结 23

4 实验结果及分析 24

4.1 实验装置及光路架构 24

4.2 实验过程 26

4.2.1 正弦光栅的生成 26

4.2.2 投影装置的架构和图像的采集 28

4.2.3 基于Matlab软件的图像处理工作 31

4.2.4 物体各点高度信息的计算 38

4.2.5 三维图形的绘制 38

4.3 误差分析 39

4.4 本章小结 40

结论 41

致谢 42

参考文献 43

1 绪论

1.1 课题研究背景

工业内窥镜，亦称工业内镜。是一种多学科通用的工具，其功能是能对弯曲管道深处探查，能观察不能直视到的部位，能在密封空腔内观察内部空间结构与状态，能实现远距离观察与操作。若要刨根问底的探索“用某种工具观察人体内部”这一内窥镜的起源的话，可以追溯到古希腊及古罗马时代。

内窥镜就是能伸入机器设备内部也就是我们用眼睛无法目测到的画面。伸入特殊部位，通过目视检查发现的弯曲、变形、凹陷、鼓包、腐蚀、沟槽、焊缝表面气孔、弧坑、咬边、裂纹等缺陷的定性检测，以确定缺陷的严重程度。

物体三维轮廓的获取是在工业，医学等很多领域都必不可少的一种技术，随着科技的进步，对三维形貌测量的要求也越来越高。在很多工业生产过程中，我们需要在一些相对封闭、人眼和传统测量仪器无法观测环境中对物体进行非接触式测量，工业内窥镜在这种情况下应运而生。

工业内窥镜技术具有独特的优势，它可以把人们的视距延长，并且能任意改变视线方向，准确地观察物体内表面的真实状况，这是其他检测仪器无法取代的。

在现实世界中，几乎所有物体的轮廓信息都至少需要用三维（3D）的信息来描述，而我们通过成像系统（通常不会使用全息技术）所获取的信息却是二维的。那么如何通过二维的图像信息来表达物体的三维形貌就是成为了一个必须解决的问题。这种运用光学方法获取三维物体表面各点空间坐标的方法就是光学三维测量技术(Optical Three-Dimensional Sensor Techniques)。该技术是一种是在现代光学的基础上，将光学和计算机图像及信号处理等多学科融合在一起的先进测量技术。

近年来，在计算机技术、光学和光电子技术快速发展的作用下使得传统的光学计量技术得到了极大地改变。同时固态摄影机技术也已经取代了早期光学计量所采用的感光胶片记录方式。由于信息获取和处理技术上的进步促进了光学测量和计量方法上的革新与发展，从而促进了新的三维测量和计量技术的产生，使得光学三维测量技术成为光学测量领域中的一项重要技术，得到了越来越广泛的应用。