[00803710]基于并行多颜色通道的快速高精度三维形貌测量

该项目属于仪器科学与技术领域。物体表面三维形貌的快速、高精度测量研究是高端科学仪器领域的研究焦点和热点。该项目针对基于相位计算的条纹投影三维测量术开展了广泛深入的研究，提出并行多颜色通道条纹投影理论和方法，利用表面带有标识的平板现场标定绝对相位图和三维数据间的精确对应关系，已成功应用于三维生物特征数据的获取，同时为三维测量技术在智能制造领域中的实时在线三维检测提供了科学依据。项目具有十分重要的科学意义和实际应用价值。主要科学发现点和科学价值如下：1.并行多颜色通道的数字条纹投影与成像。创新性提出了并行红、绿、蓝和红外通道的全场条纹投影与成像，实现了多个正弦条纹的同时快速获取。提出了利用相位信息测定与补偿颜色通道间的色差，利用彩色条纹测量彩色复杂面形物体的三维形貌和表面纹理信息，解决了非连续复杂表面物体三维形貌快速测量的难题，为实时三维成像技术提供了崭新的思路。相关技术已成功应用于三维掌纹和三维指纹等生物特征数据的精确获取。2.成像系统的现场三维快速标定。在理论分析相位图和深度图像间关系的基础上，提出基于表面带标识的平板简易、快速、自动标定三维成像系统的方法。该方法脱离了原有方法依赖高精度水平移动台的缺陷，解决了在实际工作现场完成三维成像系统快速高精度标定的难题。3.非均匀条纹投影理论和技术。提出产生非均匀数字条纹模式的理论和技术，并给出相应简易标定三维成像系统的方法。软件产生空间周期非均匀的正弦条纹模式，使投影出的条纹具有相同的空间周期。该方法简化了系统的标定过程、减小了测量的不确定性、提高了测量精度。4.非连续表面的实时测量。提出结合最佳条纹选择方法和傅立叶变换技术，从单次采集的条纹图像中计算非连续物体表面三维形貌和彩色纹理。解决了利用单幅图像实时测量非连续物体三维形貌和彩色纹理数据的难题，使利用全场三维成像技术在线检测MEMS零部件的复杂三维形状成为可能。在Optics Letters、Optics Express、Optics and Lasers in Engineering（OLE）等国际重要期刊上发表SCI论文10篇，论文被SCI引用131多次，其中SCI他引96次。在国内外会议上做大会和邀请报告10多次。授权中国发明专利4项。相关工作被Advances in Optics and Photonics、Optics Letters、Optics Express等国际重要期刊引用，受到了国际期刊OLE主编、美国光学学会和SPIE会士、瑞士的Pramod Rastogi教授，美国SPIE会士、三维快速成像专家Song Zhang教授，澳大利亚的光学检测专家Jiangtao Xi教授，新加坡的光学检测专家Chenggen Quan教授，墨西哥的干涉和条纹投影测量专家Manuel Servin博士等的广泛关注和高度评价。