動(dòng)態(tài)過(guò)程中破裂表面的三維重建問題.pdf

1、在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，往往需要對(duì)諸如高速旋轉(zhuǎn)、流體力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、彈道學(xué)、爆轟過(guò)程、沖擊過(guò)程等動(dòng)態(tài)過(guò)程的觀察對(duì)象進(jìn)行三維面形測(cè)量，以描繪和分析動(dòng)態(tài)過(guò)程中被測(cè)物體表面形態(tài)的變化，提取與被測(cè)物體相關(guān)的結(jié)構(gòu)、形變、應(yīng)力等物理參數(shù)。在光學(xué)主動(dòng)三維傳感測(cè)量技術(shù)中，由于傅里葉變換輪廓術(shù)(FTP)具有只需要一幀變形條紋圖就能恢復(fù)出物體面形的優(yōu)點(diǎn)，特別適合動(dòng)態(tài)過(guò)程的三維面形測(cè)量。目前，基于FTP的動(dòng)態(tài)過(guò)程三維面形測(cè)量方法已成功應(yīng)用于一些實(shí)際測(cè)量，本文

2、在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行了沖擊破裂過(guò)程的動(dòng)態(tài)三維面形測(cè)量研究。 在沖擊、爆轟等動(dòng)態(tài)過(guò)程中，被測(cè)三維表面將發(fā)生破裂、飛散等過(guò)程，為動(dòng)態(tài)過(guò)程的三維重建帶來(lái)困難；同時(shí)在這些快變化動(dòng)態(tài)過(guò)程的研究中，若成像設(shè)備的拍攝速度低于動(dòng)態(tài)條紋的變化速度，對(duì)動(dòng)態(tài)條紋的時(shí)間抽樣不滿足抽樣定理的要求，這也為動(dòng)態(tài)過(guò)程的三維重建帶來(lái)一些困難。本文針對(duì)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中破裂表面的三維重建問題，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了不同的三維面形重建方法。 若成像設(shè)備的拍攝頻率滿足

3、抽樣定理，對(duì)于表面發(fā)生破裂的快變化動(dòng)態(tài)過(guò)程，提出一種三維面形重建方法。這種方法以傅立葉變換輪廓術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)ccD所獲取的條紋圖中裂縫的信息，生成一個(gè)三維二元可靠度模板，在該模板的控制下，利用相鄰相位面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)繞開裂縫區(qū)域，避免相位值不可靠點(diǎn)對(duì)相位展開的影響，在相位展開過(guò)程中采用三維菱形快速算法，這樣可以準(zhǔn)確快速地獲得動(dòng)態(tài)過(guò)程中物體的三維面形分布。本文將此方法應(yīng)用到玻璃破裂過(guò)程的三維面形重建中，經(jīng)過(guò)相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，再現(xiàn)玻璃破裂的過(guò)程。

4、 若成像設(shè)備的拍攝頻率不滿足抽樣定理，本文首次提出一種采用標(biāo)記條紋進(jìn)行跟蹤的動(dòng)態(tài)過(guò)程三維重建方法。這種方法以FTP為基礎(chǔ)，通過(guò)投影帶有標(biāo)記條紋的條紋圖像到被測(cè)物體表面上，利用標(biāo)記條紋跟蹤鎖定變形條紋中同級(jí)次條紋的變化情況，以確定相位展開的基準(zhǔn)；對(duì)于表面發(fā)生破裂的情況，采用Gerchberg迭代算法在破裂區(qū)域生成偽條紋，這樣能夠有效地解決因成像設(shè)備在時(shí)間軸上的采樣不足和條紋斷裂等問題對(duì)快變化動(dòng)態(tài)過(guò)程的三維面形重建所帶來(lái)的影響。本文以