非定步长相移技术在物体三维形貌测量中的应用

摘要

在众多的相位测量方法中以傅里叶变换法、相移云纹法、空间相位检测法、相移法、相移逻辑云纹法为主.由于移相式相位测量法克服了FFT相位法中某些缺陷,具有精度高、受背景噪声影响小等特点,被大量用于位相解调,但该方法一个最大的弱点是必须采用精密的移相装置,获取精确的定步长相移,由于对相移器的过分苛求,很难达到所要求的精度,这将使得每次相移产生的误差都要导致系统的误差,相移误差是相移测量位相的重要误差源,该文针对以上两种方法的优缺点,将傅里叶变换法和N步定步长移相术,有机的结合在一起,提出了一种基于非定步长相移相位恢复算法,同时在对一般常用窗口法设计的低通滤波器的效果进行分析比较的基础上,提出了一种频域低通滤波函数,在实测取得很好的效果.尝试提出和修正了传统相位去包裹技术.并对该算法的应用在理论和实践上进行了一定的研究探讨.在进行理论、方法研究的同时,采用C++Builder5.0图像编程技术,自行设计了计算机仿真平台,该平台能自动模拟生成三维物体,模拟生成光栅,模拟生成噪声,并且可以通过光栅模拟器改变光栅参数,该平台从模拟图像的生成、显示,傅里叶法,N步相移法,非定步长法所需要的各种计算及处理,处理过程的每一步的图像(频谱、低通滤波器频响、相位、高度等)均随时显示,可方便地对处理结果进行分析和参数的选择,为实际测量,数据处理提供了不可或缺的理论依据.

目录

摘要

Abstract

序言物体曲面形貌测量的意义

1.物体形貌检测技术的发展现状

1.1形貌检测的发展过程简述

1.2常见投影栅线法形貌检测方法的比较

1.3本课题所选定方法及主要研究内容

2.非定步长方法原理及特点

2.1新算法的提出

2.2新算法的应用特点

2.3计算机模拟处理结果

2.4非定步长算法误差分析

2.5非定步长算法中有关空洞及盲区的处理

2.5.1非定步长在FFT处理中的优势

2.5.2对盲区和空洞处理的理论依据

3.实用设计及处理

3.1实现非定步长相移器的设计

3.2实现非定步长光栅图相位的合成

3.2.1 FFT在相位解调中问题

3.2.2非定步长相位解调计算和仿真

3.2.3实际处理

3.3相位去包裹处理

3.3.1相位去包裹原理

3.3.2左上邻点去包裹

3.3.3相位去包裹中“拉线”现象的处理

3.4滤波器的设计

3.4.1低通滤波器的设计

3.4.2实际处理结果

4.三维形貌检测图象处理软件系统的编制及功能

4.1三维形貌检测系统组成

4.2系统的结构和主要功能介绍

4.2.1系统的结构

4.2.2系统的主要功能

4.3软件的应用特点

5.总结

6.致谢

7.参考文献

8.攻读学位期间发表的学术论文目录