基于快速掃描相移算法的三維形貌測試儀開發(fā).pdf

1、光學三維形貌測量技術因具有非接觸、精度高、易于實現(xiàn)自動化等特點而獲得廣泛的應用。為了能夠滿足實際測量的需要，大量的光學三維形貌測量系統(tǒng)和儀器被開發(fā)設計;雖然這些儀器能滿足一定的測量要求，但其結構較為復雜，成本較高，測量精度較低、實時性差從而嚴重制約了大規(guī)模的應用。因此，設計和開發(fā)一套性能完善的三維形貌測試儀具有重要的研究意義和應用價值。
　　本文基于相移法來進行測量，同時結合光切法的優(yōu)點，采用一維掃描的方式來實現(xiàn)全景測量。即將投影

2、儀和攝像機固定，待測物體放置于電動平臺上，通過控制電動平臺的移動來實現(xiàn)待測物的掃描測量;采用掃描相移算法對掃描圖像的中心部分進行處理，通過相位拼接、系統(tǒng)標定、坐標轉換來獲得物體的完整形貌。設計了一套完整的基于快速掃描相移算法的三維形貌測試儀。主要內容如下:
　　1.系統(tǒng)介紹了物體三維形貌測量方法，并重點對幾種常用的光學三維形貌測量方法進行了分析比較，總結了它們各自的優(yōu)缺點，并據此提出了本文所采用的掃描相移算法。
　　2.對本

3、文所采用的等步長的Stoilov算法進行了研究，分析了其存在的計算誤差，并對已有的改進方法進行了相應的實驗驗證，找到了適合本測量系統(tǒng)的改進算法。同時研究了相移步長量對改進算法測量結果的影響，得出了相移步長量為π/2時，其測量結果最佳。
　　3.詳細介紹了三維形貌測量儀的基本測量原理和方法，并對掃描測量的相位提取和相位拼接方法等進行了研究，找到了適合本測量系統(tǒng)的相位提取和圖像拼接方法。
　　4.對該掃描測量系統(tǒng)的標定方法進行了

4、研究，找到了高度和相位差之間的映射關系，詳細介紹了系統(tǒng)標定的原理和方法，并對標定方法進行了相應的實驗驗證。
　　5.基于測量原理和方法，設計了一套完整的掃描測量系統(tǒng)。采用C++builder編寫了完整的掃描圖像采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了掃描圖像的自動采集和保存。采用Matlab軟件編寫了圖像處理程序，完成了對掃描圖像的相位提取、相位展開、圖像拼接、系統(tǒng)標定和三維顯示等，實現(xiàn)了自動化測量。采用該系統(tǒng)對不同的物體分別進行了測量實驗，得到了較好的