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為力學(xué)實驗室儀器而生
2022-09-17 0
柵線投影可能在其他領(lǐng)域更多的被成為面結(jié)構(gòu)光,其和DIC或者線結(jié)構(gòu)光技術(shù)相比,有著一些優(yōu)點:測量數(shù)據(jù)點多,由于柵線投影技術(shù)是逐像素點進(jìn)行獨立求解的(相移方法),所以其可以獲得大量的獨立點云數(shù)據(jù),以2048*2448的相機(jī)為例,其可以獲得500萬級別的數(shù)據(jù)量,但是對于線結(jié)構(gòu)光,一般只能獲得2048或2448的有限倍的數(shù)據(jù)量。
但是,從另一方面而言,固體力學(xué)中主要利用lagrange描述方法的理論,而并不是這種Euler描述,雖然二者之間有著轉(zhuǎn)換理論,但是有著一定的不直觀性。而且當(dāng)位移是發(fā)生在面內(nèi)而不是離面時,柵線投影的測量不敏感(所以DIC和柵線投影的結(jié)合也是一個發(fā)展趨勢)。
下面就講一下柵線投影的相關(guān)理論。
基本原理
柵線投影法實質(zhì)也是一種三角測量方式,通過投影儀和相機(jī)光軸呈一定角度來構(gòu)建搭建三角關(guān)系。其反映在具體圖像中,可以認(rèn)為原本均勻分布的柵線,因為三角關(guān)系的存在,被物體表面的高度信息調(diào)制為特殊的柵線模式(發(fā)生了一定的彎曲變形),如圖所示。示意圖中被測物體選擇了二元高斯密度函數(shù)。
相位高度關(guān)系
柵線投影法的測量系統(tǒng)一般由投影儀和相機(jī)兩個部件組成。其中投影儀負(fù)責(zé)向被測量物體表面投射特定模式的柵線圖案,相機(jī)負(fù)責(zé)采集被投射物體表面的圖像。部分情形下還會在被測量物體后引入一個平面作為載波平面,但是即使不引入,在求解時也可以假設(shè)一個虛平面,不影響系統(tǒng)的測量。
系統(tǒng)的光路圖如下圖所示(一般來說相機(jī)光軸和投影儀光軸不可能共面,當(dāng)不共面同樣可以推導(dǎo),這里為了展示線性關(guān)系所以建立了比較簡單的模型)。其中P為投影儀光心,C為相機(jī)光心。O為相機(jī)光軸和投影儀光軸的交點。設(shè)通過O點的水平平面為計算中基準(zhǔn)X軸。L1和L2分別為相機(jī)光心和投影儀光心到X軸的距離。d為相機(jī)光心到投影儀光心沿X軸方向的距離。A-B-0平面為假設(shè)的虛平面,所假設(shè)的虛平面平行于投影儀光心和相機(jī)光心的連接線PC。