基于相移法的物體表面三維輪廓測(cè)量研究.pdf

1、基于相移法的光柵投影輪廓術(shù)由于具有全場(chǎng)測(cè)量，高精度，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，在質(zhì)量控制、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)、人體測(cè)量和文物數(shù)字化等眾多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文旨在提高基于數(shù)字光柵投影、相移法和標(biāo)定技術(shù)的三維輪廓測(cè)量系統(tǒng)的性能，且對(duì)相位計(jì)算、相位誤差補(bǔ)償和系統(tǒng)標(biāo)定等關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了研究，力圖為光柵投影輪廓術(shù)的實(shí)用化奠定基礎(chǔ)。
　　相位計(jì)算是光柵投影輪廓術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)也是三維測(cè)量的關(guān)鍵性步驟，它是實(shí)現(xiàn)相位-高度映射的前提。相位計(jì)算包括包

2、裹相位計(jì)算和包裹相位的展開(kāi)兩個(gè)部分，本文在對(duì)比分析了各種算法的基礎(chǔ)上，選取了相移法求取包裹相位，利用改進(jìn)型時(shí)間相位展開(kāi)法-多頻光柵投影法進(jìn)行相位展開(kāi)，該方法能有效抑制誤差傳播效應(yīng)，并通過(guò)模擬仿真和石膏手的測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　相位誤差是影響測(cè)量精度的一個(gè)主要因素，在相移法中，相位誤差主要來(lái)源相移誤差和光柵圖像的非正弦性，相移誤差已基本可以通過(guò)投影計(jì)算機(jī)生成的電子光柵消除。本文通過(guò)對(duì)一塊白色平板的實(shí)際測(cè)量分析發(fā)現(xiàn)，光柵

3、圖像的非正弦性是由投影儀的非線性伽瑪效應(yīng)和投影光柵的周期展寬共同作用的結(jié)果，為此，本文提出一種連續(xù)相位與相位誤差之間的通用相位誤差查找表，該誤差查找表能同時(shí)補(bǔ)償投影儀的非線性伽瑪效應(yīng)和投影光柵的周期展寬引起的相位誤差，且最后對(duì)一塊高精度塊規(guī)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明該誤差查找表能有效減小相位誤差，提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。
　　系統(tǒng)標(biāo)定是光柵投影輪廓術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它決定了被測(cè)物體三維重構(gòu)的精度。本文選取了系統(tǒng)安置靈活、高精度的最小二乘標(biāo)定法，該