光學(xué)三維形貌測(cè)量方法研究.pdf

1、物體表面三維形貌測(cè)量在科研、自動(dòng)在線檢測(cè)、刑偵分析、機(jī)器人視覺(jué)等領(lǐng)域中起著越來(lái)越重要的作用。人們對(duì)三維形貌測(cè)量的要求也越來(lái)越高，主要集中在對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的精度與分辨率、自動(dòng)化程度及其實(shí)用性等幾個(gè)方面。
　　 作者研究了投影光柵相位法的基本原理，包括N步定步長(zhǎng)相移法、等步長(zhǎng)相移法和傅里葉變換法等方法，分析了各種方法的性能和適應(yīng)范圍:N步定步長(zhǎng)相移法可以全場(chǎng)快速和較高精度測(cè)量，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度之間達(dá)到較好的平衡，但對(duì)相移裝置的精確性

2、要求比較高;等步長(zhǎng)相移法只要求各步相移值相等，不要求相移值等于某一個(gè)確定值;傅里葉變換法只需要采集一幀變形條紋，但它會(huì)模糊待測(cè)物表面的細(xì)節(jié)信息。本文還詳細(xì)研究了傅里葉變換法中的幾種頻域?yàn)V波器——理想濾波器、高斯濾波器、平頂高斯濾波器的原理，比較了它們性能:理想濾波器“截?cái)唷彼懈哳l分量，容易引起“振鈴”效應(yīng);高斯濾波器在截止頻率處下降到最大值的0.607，收斂較慢，要將截止頻率設(shè)置的比較小，才能濾除零頻和高頻成分，但也濾掉了一部分有用的

3、基頻成分;平頂高斯濾波器可以濾除零頻和高頻成分，保留大部分有用的基頻分量。同時(shí)，本文還詳細(xì)研究了基于調(diào)制度質(zhì)量圖的路徑搜索相位展開(kāi)算法，在基于多幀條紋調(diào)制度質(zhì)量圖的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了基于單幀條紋調(diào)制度質(zhì)量圖。
　　 作者提出了一種基于攝像機(jī)針孔模型的仿真算法，其與直接仿真算法相比，不需要滿(mǎn)足攝像機(jī)鏡頭光心到參考平面的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于待測(cè)物表面的高度即L(》)H的條件，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。作者研究了定步長(zhǎng)算法，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分析了周期、

4、灰度級(jí)、相移誤差和量化誤差對(duì)定步長(zhǎng)方法測(cè)量精度的影響，總結(jié)了可用于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律;分析了等步長(zhǎng)Stoilov方法在處理?xiàng)l紋圖像時(shí)存在的異常情況，研究了改進(jìn)方法:將已知相移量的值直接代入的方法，并做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明改進(jìn)的方法更加有效;研究了相移量對(duì)等步長(zhǎng)Stoilov方法的性能的影響，得到了結(jié)論:相移量△=0.5π時(shí)，結(jié)果最好。
　　 作者研制了一臺(tái)多功能三維形貌測(cè)量?jī)x，將相移法、傅里葉變換法、基于質(zhì)量圖導(dǎo)向的路徑搜索去包裹方法以