本书介绍并行单像素成像的理论、方法、关键技术和应用案例，重点围绕复杂光照下的三维视觉成像和全场全景深光传输系数建模等组织了若干专题。主要内容包括并行单像素成像方法、高效投影重构单像素成像方法、复杂光照下的三维测量技术及应用、全场全景深光传输系数建模及应用、复杂高光金属结构件高效自动化测量和发动机叶片自动化测量两个具体应用案例。

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飞机大型整体结构件测量/加工一体化关键技术及应用，国家技术发明奖二等奖，2013年，排名第1。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 面结构光三维视觉重构的重要意义 1
1.2 面结构光三维视觉重构的基本原理 2
1.3 复杂光照条件下结构光(投影光栅)三维重构失效机理分析 4
1.4 传统复杂光照下三维视觉重构方法概述 8
1.4.1 多次反光干扰下的三维重构 9
1.4.2 次表面散射光干扰下的三维重构 10
1.5 本书内容组成 12
参考文献 12
第2章 基于单像素成像方法的复杂光照分离原理 14
2.1 单像素成像方法概述 14
2.1.1 单像素成像方法的基本原理 14
2.1.2 单像素成像方法的发展历程 16
2.1.3 单像素成像方法的特点 17
2.2 基于单像素成像的复杂光照分离模型与效率分析 18
2.2.1 传统混叠模型 19
2.2.2 基于单像素成像的混叠模型 22
2.3 并行单像素成像原理 24
2.3.1 并行单像素成像光传输系数的局部能量集中特性 25
2.3.2 基于局部区域延拓方法的光传输系数精确重构的理论分析 28
2.3.3 区域自适应的高效傅里叶单像素成像方法 33
2.3.4 局部区域延拓方法的具体实现 38
2.4 复杂光照分离方法 42
2.4.1 直接光照与多次反射光的分离 42
2.4.2 直接光照与半透明次表面散射光的分离 44
2.5 基于压缩感知的高效并行单像素成像原理 45
2.5.1 基于频域特征傅里叶采样策略的压缩并行单像素成像 48
2.5.2 基于重要性采样的并行单像素成像条纹投射方法 51
2.5.3 基于压缩感知原理的光传输系数重构方法 54
2.5.4 采样策略的对比分析 55
2.6 并行单像素成像的亚像素匹配方法 59
2.6.1 极线方程的计算 60
2.6.2 直接光斑与复杂光斑的筛选方法 61
2.6.3 基于灰度质心的亚像素匹配方法 62
2.7 本章小结 62
参考文献 62
第3章 基于投影重构的高效并行单像素成像方法 65
3.1 基于投影重构并行单像素成像的基本原理 65
3.1.1 投影函数的局部极大约束定理 66
3.1.2 基于投影函数的直接光照匹配 70
3.1.3 基于条纹投射的投影函数成像方法 71
3.1.4 基于局部切片延拓方法的高效投影函数采集方法 72
3.2 面向多匹配点的双目立体匹配方法 74
3.2.1 多匹配点数据立方体 75
3.2.2 右相机像素投影匹配点的合并读出方法 76
3.2.3 双目多匹配点的像素匹配搜索方法 77
3.3 基于CUDA全流程像素级并行计算框架的并行单像素成像方法 79
3.3.1 基于CUDA全流程像素级并行单像素成像解算框架 81
3.3.2 基于CUDA的投射器匹配点解算模块 82
3.3.3 基于CUDA的双目亚像素匹配点解算模块 84
3.3.4 基于CUDA的三维点云解算模块 85
3.3.5 基于GPU加速的并行单像素成像时间效率分析 86
3.4 基于投影重构和局部区域延拓方法的并行单像素成像精度对比分析 88
3.4.1 投影立体匹配点的仿真对比实验 88
3.4.2 实测数据的精度对比分析实验 90
3.5 本章小结 93
参考文献 93
第4章 基于并行单像素成像的复杂光照下三维测量技术及应用 94
4.1 多次反射表面三维测量技术及应用 96
4.1.1 多次反光下投影函数的峰混现象与虚匹配现象 97
4.1.2 基于四方向投影函数的遍历一致性配对直接匹配点解算方法98
4.1.3 基于单方向投影函数的快速多次反光直接匹配点解算方法 100
4.1.4 一次、二次和三次以上反射光分离方法 104
4.2 基于并行单像素成像的半透明表面三维测量技术及应用 109
4.2.1 半透明表面次散射光对三维测量方法的影响分析 110
4.2.2 半透明物体表面次表面散射模型分析 115
4.2.3 物体半透明性的定量分析 124
4.2.4 半透明次表面散射下投影函数的优化策略 126
4.3 阶跃边缘高精度三维测量技术及应用 132
4.3.1 阶跃边缘混叠光照对三维测量方法的影响分析 132
4.3.2 面向阶跃边缘的高效并行单像素成像技术 133
4.3.3 阶跃边缘高精度三维重构技术应用案例 138
4.4 高光表面下的并行单像素成像技术 148
4.4.1 高光对傅里叶单像素成像的影响分析 149
4.4.2 杂散光对三维成像的影响分析 155
4.4.3 高光下的并行单像素成像技术应用案例 162
4.4.4 实验过程与结果分析 163
4.5 本章小结 168
参考文献 169
第5章 基于并行单像素成像的全场全景深光传输系数建模及应用 170
5.1 基于并行单像素成像的点扩散函数建模技术及三维测量精度仿真
技术 170
5.1.1 点扩散函数测量与建模技术 170
5.1.2 相机点扩散函数测量技术应用案例 179
5.2 基于点扩散函数/光传输系数的三维测量仿真与分析技术 191
5.2.1 基于光线跟踪的三维测量仿真模型 191
5.2.2 基于光传输系数测量的相机成像仿真方法 197
5.3 离焦相机成像校正模型与标定方法 200
5.3.1 离焦相机成像模型 200
5.3.2 离焦模糊图像复原与校正 204
5.3.3 离焦相机标定方法 206
5.4 本章小结 211
参考文献 211
第6章 应用案例一：复杂高光金属结构件高效自动化测量 212
6.1 复杂高光金属结构件测量需求 212
6.2 复杂高光金属结构件自动化测量系统软硬件 212
6.2.1 自动化测量系统硬件 213
6.2.2 自动化测量系统软件 215
6.3 大尺寸拼接技术 218
6.3.1 全局定位系统 218
6.3.2 单视场数据定位原理 219
6.4 典型零件测量结果与测量精度分析 220
6.4.1 典型零件测量结果 220
6.4.2 测量精度分析 221
6.5 本章小结 227
参考文献 227
第7章 应用案例二：发动机叶片自动化测量 228
7.1 发动机叶片测量需求 228
7.2 复合式叶片自动化测量系统软硬件 229
7.2.1 复合式叶片自动化测量系统硬件 229
7.2.2 复合式叶片自动化测量系统软件 230
7.3 自动化测量与标定技术 231
7.3.1 拼接原理 231
7.3.2 系统标定 233
7.4 测量结果与数据分析 234
7.4.1 复合式测量系统标定 234
7.4.2 典型叶片测量 241
7.4.3 数据分析 243
7.5 本章小结 244
彩图