光學(xué)三維形貌測量方法研究.pdf

1、物體表面三維形貌測量在科研、自動在線檢測、刑偵分析、機(jī)器人視覺等領(lǐng)域中起著越來越重要的作用。人們對三維形貌測量的要求也越來越高，主要集中在對測量系統(tǒng)的精度與分辨率、自動化程度及其實(shí)用性等幾個方面。
　　 作者研究了投影光柵相位法的基本原理，包括N步定步長相移法、等步長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步定步長相移法可以全場快速和較高精度測量，在測量范圍和測量精度之間達(dá)到較好的平衡，但對相移裝置的精確性

2、要求比較高;等步長相移法只要求各步相移值相等，不要求相移值等于某一個確定值;傅里葉變換法只需要采集一幀變形條紋，但它會模糊待測物表面的細(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濾波器——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“截斷”所有高頻分量，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，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)大于待測物表面的高度即L(》)H的條件，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗驗證。作者研究了定步長算法，通過仿真和實(shí)驗分析了周期、

4、灰度級、相移誤差和量化誤差對定步長方法測量精度的影響，總結(jié)了可用于指導(dǎo)實(shí)驗的規(guī)律;分析了等步長Stoilov方法在處理條紋圖像時存在的異常情況，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)驗驗證，證明改進(jìn)的方法更加有效;研究了相移量對等步長Stoilov方法的性能的影響，得到了結(jié)論:相移量△=0.5π時，結(jié)果最好。
　　 作者研制了一臺多功能三維形貌測量儀，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