基于二维经验模态分解的三维面形测量
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郑素珍(1979-),女,讲师,博士研究生,主要从事光学三 维传感和光信息处理等方面的研究.

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国家“863”高技术研究发展计划(2007AA01Z333)、国家重大专项(2009ZX02204-008) 和四川省学术和技术带头人培养基金(07GRC-01)资助项目 (1.四川大学 光电科学技术系,四川 成都 610064; 2.西南石油大学 理学院,四川 成都 610500)


Three-dimensional shape measurement based on two-dimensional empirical mode decomposition
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    摘要:

    采用结构光投影的三维面形测量,为了得到包含待 测物体高度信息的基频成分,变形条纹图中通常含有随机噪声和背景信息需要去除。提出一 种基于二维经验模态分解(2D-EMD)的三维面形测量方法。2D-EMD用于去除低频背景分量 并抑制噪声影响,再结合二维希尔伯特变换提取三维面形的相位信息,最后根据相位与高度 的映射关系得到被测物体的三维形貌。2D-EMD采用完全的二维分析方法,考虑了条纹图行 与行之间的相关性,能有效提取任意方向条 纹图中的调制相位。由于不需要像聚合EMD(EEMD)反复添加噪声再分解的去噪过程,缩短了 数据的处理时间。计算机仿真结果表明,与傅里叶变换轮廓术(FTP)相比,较大陡跳误差从 -40mm降到了-1~1mm。实验结果也证明了 本文方法的有效性。

    Abstract:

    Deformed fringes often contain low fre quency information degraded with random noise and background intensity informati on in structured light projection of three-dimensional surface shape measuremen t. In order to get fundamental frequency component of the tested object height info rmation,the random noise and background intensity information need to be removed.A 3D shape measurement metho d is proposed based on 2D empirical mode decomposition (2D-EMD).Because 2D-EMD method has noise reductio n in a way,at the same time,we remove the background components.The rest of fundamental signals are per formed by 2D Hilbert transform to effectively obtain the necessary phase informa tion in 3D shape measurement.Then according to the mapping relationship of phase and height,we can get the three-dimensional shape of the tested object.Because 2D-EMD method is a complete two dimensional analysis method,considering the fringe p attern of the relationship between the line and the line,the modulation phase of a ny direction fringe pattern can be effectively extracted.Without adding noise re peatedly like ensemble empirical mode decomposition (EEMD,the data operating ti me is shortened.Computer simulations show that the larger steep jump error is dr opped from -40mm to -1-1mm compared with the Fourier transform technique.Ex periment proves the feasibility of this method.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郑素珍,曹益平.基于二维经验模态分解的三维面形测量[J].光电子激光,2013,(10):1967~1971

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  • 收稿日期:2013-02-26
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