基于相位测量轮廓术的自然纹理三维测量

摘要

随着科学技术的发展、社会的不断进步以及医疗事业的日益完善，人类的健康状况得到了很大幅度的改善，大大延长了整个人类的平均寿命，这种变化显著预示着在未来的若干年内与老龄化相关的皮肤病也会越来越多。从生理学来讲，人类随着年龄的增长，人的各个系统经历了一系列具有特征性的改变，表现为对环境变化的适应能力逐渐下降，这种对环境变化的适应能力逐渐下降是老化最显著的特点之一。皮肤是人体最重要的器官之一。测量皮肤老化和衰老的研究中，表面的纹理测量作为研究和评估药品和化妆品护肤方法的重要工具。
　　在生态学、建筑学以及室内设计中，对于木材的甄选以及评判具有着非常大的现实意义，不同种类木材的功用差别巨大，在家居建筑中的角色也是差别巨大。而不同木材的纹理各有不同，于是，纹理就成为了有力鉴别木材种类的一项重要指标。
　　于是，针对自然纹理的三维轮廓测量便被提上了日程。
　　本文通过对皮肤复制品的相对硬性结构，木材的硬弹性表面属性以及人体皮肤柔性结构特性的结合，建立相位测量轮廓术测量皮肤表面物理特性（重点是纹理特征）的系统，采集活体皮肤表面的三维点云数据，并运用逆向工程软件对其进行处理。在已有的针对刚性工业材料而设计的三维轮廓测量系统基础上，为了提高肤质测量性能，增加测量精确度，采用了更加优化数据采集速度以及测量精度的系统，同时改变环境对外界自然光的扰动降到更低，较好解决了受实验室环境等约束的优化操作问题。通过采用更加精密更具兼容性的设备组合，使系统可以承受对于活体被测物体如活体生物器官的轮廓信息采集，而非之前的只能适用于静止的对象，通过对植物切面纹理的测量验证了其更高的精确性，通过对活体人手皮肤纹理的测量验证了其对于皮肤纹理而非负向复制品的轮廓测量可行性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景以及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 三维点云数据的测量方法现状

1．2．2 相位轮廓测量的应用

1．2．3 自然纹理测量

1．2．4 皮肤表面纹理测量现状

1．3 本文研究内容

第二章 相位轮廓测量

2．1 相位轮廓测量的基本原理

2．2 测量系统结构

2．2．1 系统试验平台

2．2．2 采集图像

2．2．3 逆向处理数据

2．2．4 硬件系统实现

2．3 本章小结

第三章 Imageware点云数据处理

3．1 逆向工程软件Imageware

3．2．1 NURBS

3．2．2 Imageware基于NURBS构造曲面数学基础

3．2．3 Imageware构造曲面

3．3 Imageware应用实例

3．4 本章小结

第四章 实验结果及分析

4．1 系统用于微小对象表面测量

4．2 系统用于植物表面纹理测量

4．2．1 实验对象的选取

4．2．2 黑胡桃木材截面纹理的采集提取

4．3 系统用于皮肤复制品表面纹理测量

4．4 系统用于人类手部肌肤纹理测量

4．5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢