光学三维轮廓测量技术进展
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究摘要：光学投影式三维轮廓测量技术是一种非接触式、高效率的三维测量手段，其能够对被测物的表面轮廓进行快速、准确的获取。
本文介绍了光学投影式三维轮廓测量技术的基本原理、系统组成以及应用领域，并着重探讨了其误差来源和误差补偿方法，为光学投影式三维轮廓测量技术的进一步发展提供参考。
关键词：光学投影式三维轮廓测量技术；误差来源；误差补偿；应用领域。
一、概述随着现代制造工艺的发展，对于产品的精度要求越来越高，因此，对于产品的三维测量技术也有了更高的要求。
光学投影式三维轮廓测量技术是一种非接触式、高效率的三维测量手段，其能够对被测物的表面轮廓进行快速、准确的获取。
1. 非接触式测量，不损伤被测物；2. 快速测量：可以实现对复杂表面轮廓的快速获取；3. 高精度测量：可以满足精度要求较高的测量需求；4. 高度自动化：测量数据的处理和分析可以实现自动化。
二、基本原理光学投影式三维轮廓测量技术采用投影法测量被测物表面的轮廓，其基本原理可以用下图表示：如图所示，测量系统由投影系统和相机系统组成。
投影系统将光线通过透镜进行聚焦，形成高斯光束，使其在被测物表面上形成一个条形状的光影。
相机系统捕捉被测物的轮廓图像，并通过测量分析得到被测物轮廓的三维信息。
在测量过程中，可以通过调整相机和投影系统的相对位置来满足测量精度的要求。
三、系统组成光学投影式三维轮廓测量技术的系统由投影系统、相机系统、支撑系统和计算机控制系统等几个部分组成。
1. 投影系统投影系统主要由光源、透镜、滤光片和投影面组成。
光源一般使用激光或LED光源，透镜可以将光线捕获并进行聚焦，滤光片可以增强光源的亮度和对比度，投影面是被测物表面上形成的一条光影。
2. 相机系统相机系统通常采用高速、高分辨率的相机，可以通过调整相机参数来满足不同精度测量的需求。
相机系统一般分为两种配置：单目相机和双目相机。
光学轮廓分析实验报告
实验名称：光学轮廓分析实验日期：2023年X月X日实验地点：光学实验室实验目的：1. 了解光学轮廓分析的基本原理和实验方法。
2. 掌握使用光学轮廓仪进行表面形貌测量的操作步骤。
3. 分析测量结果，评估样品表面的几何特征。
实验仪器：1. SuperView W1光学3D表面轮廓仪2. 样品（半导体芯片、光学元件等）3. 计算机4. 数据处理软件实验原理：光学轮廓分析是利用光学干涉原理对样品表面进行非接触测量，从而获得样品表面的三维形貌信息。
SuperView W1光学3D表面轮廓仪采用白光干涉技术，以优于纳米级的分辨率，测试各类表面并自动聚焦测量工件获取2D，3D表面粗糙度、轮廓等一百余项参数。
实验步骤：1. 将样品放置在载物台镜头下方，确保样品表面与镜头平行。
2. 检查电机连接和环境噪声，确认仪器状态。
3. 使用操纵杆调节Z轴，找到样品表面干涉条纹。
4. 微调XY轴，找到待测区域，并重新找到干涉条纹。
5. 完成扫描设置和命名等操作。
6. 点击开始测量，进入3D视图窗口旋转调整观察。
7. 台阶样品分析：校平样品表面，选择基准区域，进行排除和包括操作。
8. 台阶高度测量：进入分析工具界面，点击台阶高度图标，获取自动检测状态下的面台阶高度相关数据。
9. 手动检测：根据需求选择合适的形状作为平面1和平面2的测量区域，数据栏可直接读取两个区域的面台阶高度。
实验结果：1. 通过实验，成功获取了样品表面的三维形貌信息。
2. 利用数据处理软件对测量结果进行分析，得到了样品表面的粗糙度、轮廓等几何特征。
3. 对比样品表面的实际几何特征，实验结果与预期相符。
实验讨论：1. 光学轮廓分析具有非接触、高精度、高分辨率等优点，在精密加工、材料分析等领域具有广泛的应用。
2. 实验过程中，样品表面干涉条纹的观察和调整是关键步骤，需要操作者具备一定的经验。
3. 在台阶样品分析中，基准区域的选取对测量结果有较大影响，需要根据实际情况进行选择。
三维测量技术发展现状及趋势
三维测量技术发展现状及趋势
一、三维测量技术发展现状
三维测量技术是近年来发展迅速的技术，是利用对三维物体尺寸、形状、位置和表面形貌进行测量的技术。
此技术应用广泛，其典型应用有机械、精密装配技术，模具制造，设备校正，运动跟踪，汽车行业，航空航天，冶金，特种材料，医疗和生物科技，消费品，质量控制，文物研究，
等等。
近年来，三维测量技术得到了长足的发展，从传统的红外技术、视
觉测量、激光头测量等多种技术发展到3D扫描技术、X射线CT技术等，
新技术不断涌现，各种前沿技术也纷纷涌现，大大拓宽了三维测量技术的
发展空间。
1、传统三维测量技术
传统的三维测量技术有红外技术、视觉测量技术和激光头测量技术等。
红外技术是一种热图测量技术，它能够捕捉到物体的温度图像，从而准确
测量物体的形状。
视觉测量技术是一种利用摄像机捕捉图像，再利用计算
机通过图像处理算法，提取出物体的三维特征信息，来进行测量的技术。
激光头测量技术是利用激光头投射出一条精确的激光线，来测量物体的表
面形状，以确定物体的三维坐标位置。
2、新兴三维测量技术
近年来，三维测量技术也发展出了许多新技术。
光学非接触三维形貌测量技术新进展
文章编号l004-924X （2002）05-0528-05光学非接触三维形貌测量技术新进展陈晓荣，蔡萍，施文康（上海交通大学电子信息学院，上海200030）摘要：三维物体表面轮廓测量是获取物体形态特征的一种重要手段，在机器视觉、自动加工、工业检测、产品质量控制领域具有重要意义和广阔的应用前景。
光学非接触测量由于其高分辨率、无破坏、数据获取速度快等优点而被认为是最有前途的三维形貌测量方法。
介绍了光学非接触测量方法中的光切法、基于调制度测量的原理及优缺点，重点介绍了光栅投射法的测量原理，并分析了其研究热点与发展方向。
关键词：非接触检测；形貌测量；3D 中图分类号：TB92文献标识码：A!引言三维曲面或三维轮廓测量技术广泛应用于工业、科研、国防等领域。
汽车车身、飞机机身、轮船船体、汽轮机叶片等加工制造中的在线检测，特别是大型工件的曲面检测一直是生产中的关键技术难题。
该类工件在车间条件下一般采用靠模法测量，但可测截面少，测量精度低；在计量室条件下采用三坐标测量机测量虽然精度较高，但数据采集速度低，测量成本高，且难于实现在线测量。
鉴于接触式测量方法的局限性，用非接触光学方法来测量物体表面轮廓形状，例如激光三角法、莫尔投影法、工业视觉测量法等具有灵敏度高、速度快、获取数据多等特点，在三维测量中正日益受到重视和广泛应用。
"测量原理从技术上看，光学非接触测量法可分为两类：一类称为被动法，利用图像明暗、纹理、光流等信息求出三维信息，常用于对三维目标的识别、理解以及位置形态的分析；另一类称为主动法，采用结构照明方式，由三维面形对结构光场的空间或时间调制，观察光场中携带了三维面形的信息，对观察光场进行解调，可以得到三维面形数据。
由于后一种方法具有较高的测量精度，因此大多数以三维面形测量为目的的三维传感系统都采用主动三维传感方式。
下面简要介绍光切法、调制度轮廓术，重点介绍光栅投射法。
".!光切法光切法LSM （li g ht-section method ）是近年来在激光逐点扫描法基础上发展起来的一种非接触测量方法。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术原理
光学投影式三维轮廓测量技术主要由投影装置、相机系统和计算机软件组成，其工作原理如下：
1. 投影装置：光学投影式三维轮廓测量技术使用高亮度、高分辨率的投影仪对待测物体进行光学投影。
投影仪通过计算机控制，将预先设定的光栅图案或条纹图案投影到待测物体表面。
2. 相机系统：相机系统通常由高分辨率的工业相机组成，用于捕捉待测物体表面的投影图案。
相机系统通过适当的角度和距离布置，以获得物体表面的多个投影图像。
3. 计算机软件：计算机软件主要负责处理和分析相机捕捉到的图像数据，通过图像处理算法提取出物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术应用
光学投影式三维轮廓测量技术在工业领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1. 三维检测与测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对工件的高精度三维轮廓测量，适用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业的产品检测与测量。
2. 三维重建与建模：通过光学投影式三维轮廓测量技术可以对物体进行三维重建与建模，为产品设计、建筑设计、文物保护等领域提供高精度的三维数据支持。
3. 质量控制与检验：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对产品的尺寸、形状、表面质量等进行全方位的质量控制与检验，提高产品的质量稳定性和产品一致性。
4. 快速成像与测量：光学投影式三维轮廓测量技术具有快速成像和测量速度快的特点，适用于对物体进行快速成像和测量，提高生产效率。
光学三维轮廓测量技术进展
结构光技术 [ 3 ]是一种主动式三角测量技术 ,其 基本原理是 :由激光投射器投射可控制的光点 、光条 或光面结构 ,光到物体表面形成特征点 ,并由 CCD 摄像机拍摄图像 ,得到特征点的投射角 ,然后根据标 定出的空间方向 、位置参数 ,利用三角法测量原理计 算特征点与 CCD 摄像机镜头主点之间的距离 ,图 2 是三角法原理示意图 。结构光方法具有计算简单 、 体积小 、价格低 、便于安装和维护的特点 ,在实际三 维测量系统中被广泛使用 ,但是测量精度受物理光 学的限制 [ 4 ] ,存在遮挡问题 ,测量精度与速度相互 矛盾 ,难以同时得到提高 。
相位测量法目前的困难 [ 8 ]主要有两点 :投影系 统和叠相还原 。为了产生投影条纹 ,用两个相干波 前产生的干涉条纹作为投影机构 。这些方法要求良 好的机械稳定性以及精确的机械移动机构 ,干涉条 纹易受大气扰动的影响 。LCD、DMD 等已成为流行 的大有前途的自适应投影器件 ,但目前分辨力较低 , 不容易实现高精度测量 。
常见的方法包括傅里叶变换 、小波变换 。傅氏 变换 [ 11 ]轮廓测量法利用数字滤波技术 ,将频率较高 的载波和频率较低的面形分离出来 ,然后进行反变 换 ,得到包含高度信息的相位 。傅氏变换轮廓测量 法用一幅图得到相位值 ,数字滤波技术可以消除高 次谐波的影响 ,但是计算量大 ,使用 FFT产生的泄 漏 、混频 、栅栏效应产生误差 ;数字滤波器需要不断 试错才能得到正确的参数 。
结构光方法具有计算简单体积小价格低便于安装和维护的特点在实际三维测量系统中被广泛使用但是测量精度受物理光学的限制光点式结构光方法激光束通过扩束聚焦系统成为发散角较小的光束入射到多面体转镜上利用转镜的旋转实现激光束在被测物面垂直与水平两个方向上的扫描完成对整个三维轮廓表面的测量
3d轮廓测量的原理和应用
3D轮廓测量的原理和应用1. 引言在现代工业和科学研究中，精确测量物体的形状和轮廓是一个重要的任务。
而3D轮廓测量技术则能够提供高精度的测量结果，被广泛应用于制造业、医疗、地理勘探等领域。
本文将介绍3D轮廓测量的原理和应用。
2. 3D轮廓测量的原理3D轮廓测量技术通过使用光学或机械手段获取物体表面的三维坐标信息，并将其转化为数字化的数据。
常用的原理有以下几种：2.1 结构光原理结构光原理是一种常用的3D轮廓测量方法。
该方法通过投射一组结构化光条或光点到物体表面，利用相机或传感器捕获物体表面上的光条或光点的位置，进而计算出物体表面的三维坐标信息。
2.2 相位测量原理相位测量原理是另一种常见的3D轮廓测量方法。
该方法利用相机或传感器记录物体表面上的不同光强变化情况，通过测量光的相位差来计算出物体表面的三维形状。
2.3 三角测量原理三角测量原理是一种基于几何关系进行测量的方法。
该方法使用多个相机或传感器同时观测同一个物体，通过比较观测到的物体在不同视角下的投影位置，运用三角学原理计算出物体表面的三维坐标信息。
3. 3D轮廓测量的应用3D轮廓测量技术具有广泛的应用前景，以下列举了其中几个重要的应用领域：3.1 制造业在制造业中，精确测量产品的形状和轮廓是确保产品质量和与其他零部件配合的关键步骤。
3D轮廓测量技术可以应用于零件检测、质量控制和尺寸测量等方面，帮助制造商提高生产效率和产品质量。
3.2 医疗领域在医疗领域中，3D轮廓测量技术可以应用于口腔、牙齿、脸部等部位的形态测量。
例如，在牙科领域中，3D轮廓测量可以帮助制作牙套、矫正器和义齿等医疗器械。
3.3 地理勘探地理勘探中需要对地表进行高精度的测量，以获取地形、地貌等信息。
3D轮廓测量技术可以应用于地图绘制、土地开发和环境调查等领域，提供准确的地理数据支持。
3.4 艺术和文化遗产保护在艺术和文化遗产保护领域，3D轮廓测量技术可以应用于古建筑、雕塑等文物的数字化保护。
光学测量三维形貌的综述汇总
光学测量三维形貌的综述汇总光学测量三维形貌是一种非接触式的测量技术，可以实时且非破坏地获取物体表面的三维形貌信息。
这种测量技术在工业制造、医学、文化遗产保护等领域具有广泛的应用。
本文将综述光学测量三维形貌的原理、方法、应用以及未来的发展方向。
光学测量三维形貌的原理是基于光的散射与反射特性。
光线在物体表面的反射或散射会受到物体表面形貌的影响，通过测量光线的变化可以确定物体表面的形状和高度信息。
光学测量三维形貌的主要方法可以分为三种：三角法、光栅投影法和相位移法。
三角法是光学测量三维形貌最常用的方法之一、它基于三角形的几何关系，通过测量物体表面上多个点与光源之间的距离和角度，计算出物体表面的形状和高度信息。
这种方法简单直观，测量精度较高，适用于表面比较平整的物体。
光栅投影法是一种通过投射光栅纹影来测量三维形貌的方法。
它利用光栅的周期性纹理，在物体表面投射一组光栅纹影，通过测量光栅纹影的形变和位移，推导出物体表面的形状和高度信息。
这种方法适用于表面比较复杂的物体，如曲面和薄膜。
相位移法是一种通过测量光波的相位变化来计算三维形貌的方法。
它利用光的干涉原理，通过在物体表面上投射一组相干光束，并通过相位移的测量得到物体表面的高度信息。
这种方法具有测量精度高、适用范围广的优点，但需要复杂的光学系统和数据处理算法。
光学测量三维形貌在工业制造中有广泛的应用。
例如，在汽车制造中，可以用光学测量技术来评估车身的质量和精度；在航空航天制造中，可以利用光学测量技术来检测飞机表面的缺陷和变形；在电子制造中，可以通过光学测量技术对电路板和芯片进行形貌测量。
在医学领域，光学测量三维形貌也具有重要的应用。
例如，可以利用光学测量技术来测量人体的表面形貌，用于人体测量、假肢制造和医学成像；还可以利用光学测量技术对生物组织的表面形貌进行分析和诊断。
光学测量三维形貌的未来发展方向主要包括提高测量精度、扩展测量范围和提高测量速度。
随着光学技术、图像处理算法和计算机性能的不断提高，光学测量三维形貌的应用将更加广泛。
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第 35卷第 3期激光与红外 Vol . 35, No . 3 2005年 3月 LASER & I N FRARE DMarch, 2005・综述与评论・文章编号 :100125078(2005 0320143205光学三维轮廓测量技术进展李永怀 , 冯其波(北京交通大学理学院 , 北京 100044摘要 :, , , , 摄影法 , , 。
关键词 :; :AOvervi ew of Opti cal 3D Profile M easure mentL I Yong 2huai, FENG Q i 2bo(School of Science, Beijing J iaot ong University, Beijing 100044, ChinaAbstract:An overvie w of s ome main op tical methods are p r ovided on 3D shape measure ment, that is ti m e 2of 2flight, structured light, phase measurement, interfer ometry and phot ogra mmetry . Advantages and li m itati ons are discussed, their current research focus and pers pective trend are p resented . Key words:3D measure ment; op tical method; overvie w1引言光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率 , 在 CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的应用 , 被公认是最有前途的三维轮廓测量方法。
实现光学轮廓测量的方法很多 , 常见的有飞行时间法 , 结构光技术 , 相位法 , 干涉法 , 摄影法。
图 1飞行时间法原理2测量原理2. 1飞行时间法 (Ti m e 2of 2Flight飞行时间法[1]可分为脉冲调制和相位调制 , 其原理如图 1所示。
脉冲调制法是测量系统发射光脉冲到被测物体表面 , 经其反射后被传感器接收 , 测出光脉冲的飞行时间 , 根据光速即可计算出其飞行距离。
测量精确度主要依赖于接收通道的带宽、起止激光脉冲的鉴别和时间间隔测量 , 而时间间隔的精确测量是影响精度的主要因素。
为了提高测量精度 , 可以采用相位调制。
激光束幅度被正弦调制 , 通过比较发射光束和接受光束之间的位相可计算出雷达与目标之间的距离。
由于相位测量只有在 2π内才是单值 , 为保证测量的精度和测量范围 , 相位法测距采用多个调制频率。
影响测量精度的因素包括调制频率、接收功率变化、频飘及信噪比等。
采用离焦、锁相、外差等技术 , 可以有效提高精度。
相位调制测量法电路要比脉冲调制复杂一些 , 但是减少了带宽 , 而且正弦波相位调制 ,作者简介 :李永怀 (1978- , 男 , 硕士研究生 , 从事激光与光电检测研究。
收稿日期 :2004207222; 修订日期 :2004210225可以获得大的测量视角 , 容易实现微镜扫描 , 得到结构紧凑、低成本的 3D 测量系统。
飞行时间法的分辨力比较低 , 通常在毫米级 , 其主要优点是共轴的光源和反射波光束保证不存在阴影和盲区 , 不需要图像处理 , 在大范围测量中 , 飞行时间法三维扫描是较好的方法。
为了提高测量精度 , 必须提高系统的工作频率。
带宽很大、灵敏度高、热稳定性好的电子没备使得测量装置复杂 , 成本昂贵 , 而且逐点扫描速度慢 , 无法实现实时的深度图像。
要得到三维信息 , 文献 [2], 个目标 , 信号 , , 。
2. 2 (Structured L ight结构光技术[3]是一种主动式三角测量技术 , 其基本原理是 :由激光投射器投射可控制的光点、光条或光面结构 , 光到物体表面形成特征点 , 并由 CCD 摄像机拍摄图像 , 得到特征点的投射角 , 然后根据标定出的空间方向、位置参数 , 利用三角法测量原理计算特征点与 CCD 摄像机镜头主点之间的距离 , 图 2是三角法原理示意图。
结构光方法具有计算简单、体积小、价格低、便于安装和维护的特点 , 在实际三维测量系统中被广泛使用 , 但是测量精度受物理光学的限制[4], 存在遮挡问题 , 测量精度与速度相互矛盾 , 难以同时得到提高。
图 2三角法原理2. 2. 1光点式结构光方法激光束通过扩束聚焦系统成为发散角较小的光束入射到多面体转镜上 , 利用转镜的旋转实现激光束在被测物面垂直与水平两个方向上的扫描 , 完成对整个三维轮廓表面的测量。
光点式三角法依靠逐点扫描获得整个物体的三维形状 , 图像摄取时间和图像处理量随被测物面的增大而急剧增加 , 难以完成实时检测 ; 而且机械扫描机构增加了系统的复杂性与不稳定性 ; 测量精度依测量范围而不同 , 从几微米到一个毫米内。
点结构光技术比较成熟 , RVSI 提供了采样速率 5MHz/s, 2. 25μm 分辨率的 3D 测量系统 ; 而 L M I 有三十几种产品满足不同的测量范围和精度。
2. 2. 2。
3D 测量系统 , 但是视场不大 , 通常为 20°~30°; 对外界光的抗干扰能力差。
采用双光源 [5]、双目视等冗余测量方法[6]可以减少测量“ 盲区” ; 通过降低散斑噪声的影响[7]提高分辨力。
2. 2. 3光面式结构光法将二维结构光图案投射到被测物体表面上 , 无需进行扫描即可完成三维轮廓的测量 , 测量速度大大加快。
根据投射方式和图案的不同 , 面结构光技术分为重复图案投射法和图案编码投射法。
重复图案法是将多光条、色带、网格等图案投射到物体表面 , 常用的是多线和正弦光条。
为了提高分辨力 , 必须减小光条或网格间距 , 但是条纹图案识别变得困难 , 投射图案与图像图案间的匹配是问题的关键。
图案编码分为空间编码和时间编码两种。
空间编码法只需一次投射就可获得景物深度图像 , 适合于动态测量 , 但目前分辨力和处理速度上还不能满足三维视觉检测的要求 , 而且编码图案易受景物表面特性不同而产生的模糊点影响 , 发生译码错误 , 无法判断出光线的投射角。
时间编码需要将多次不同的投射编码图案序列组合起来进行解码 , 二进制编码是较常用的方法。
时间编码法的解码错误大为减少 , 但要求投射空间位置保持不变 , 而且需要多次投射 , 难以实时。
此外还有一些其他的编码原理如反相位线性光栅编码、等腰三角齿编码[8]。
面结构光技术无需机械扫描机构 , 液晶显示器(LCD 、数字微镜器件 (DMD 等空间光调制器 [9]的发展 , 很容易实现二维面结构光的投射 , 从而可实现快速的全场测量。
但目前投射器件分辨力比较低 , 不易实现高精度的测量。
441激光与红外第 35卷2. 3相位测量法[10](Phase Measure ment 投影栅相位法是三维轮廓测量中的热点之一 , 其测量原理是光栅图样投射到被测物体表面 , 相位和振幅受到物面高度的调制使栅像发生变形 , 通过解调可以得到包含高度信息的相位变化 , 最后根据三角法原理完成相位 -高度的转换。
图 3是相位测量法的典型光路图。
根据相位检测方法的不同 , 主要有莫尔轮廓术、移相法、变换法。
图 3相位法原理2. 3. 1莫尔轮廓术基本原理是用一块基准光栅来检测被测轮廓面调制的像栅 , 由观测到的莫尔图样绘出等高线进而推断出物体的表面轮廓。
根据布局的不同又可分为照射莫尔和阴影莫尔。
莫尔轮廓术利用等高线来解调高度信息的方法 , 丢失了符号信息 , 而且只能测量整数级相位 , 现代测量中使用很少。
扫描莫尔法是投影莫尔法的变形 , 利用计算机生成的虚拟栅像和变形栅像迭加成莫尔等高线。
由于虚拟栅像在程序的控制下容易实现移相和移频 , 移相解决了传统莫尔法只能测量整数级相位的缺点 , 提高了测量精度。
扫描莫尔法具有全场测量、装置简单、视场范围大等特点 , 而且只用一幅图解调相位 , 适合动态测量 , 它在检测光滑表面时非常有效 , 但受表面倾斜度、多义性间隔和阴影的限制 ,而且物体表面反射率的变化严重干扰条纹边缘信息 , 使测量精度降低。
2. 3. 2移相法可分为时域移相和空域移相。
时域移相测量技术将投影到物体表面的光栅条纹移动 , 用得到图像进行相位解调。
时域移相法的计算量少 , 灵敏度高 , 但是精确移动光栅的需要增加了系统的复杂性与不稳定性。
时域移相法需要至少三幅在时间轴上的相移条纹图 , 因此不适用于动态测量。
移相法是这些轮廓测量法中最有效、最可靠的一种 , 已经实现了商品化。
空域相移法是采用两个窗函数直接卷积原条纹图 , 从而产生多幅相移条纹图 , 并用时间相移法公式计算相位 , 只需要一幅条纹图解调相位 , 但要求载波频率很高 , 且背景、 , 否则将。
, 和对应的 2. 3常见的方法包括傅里叶变换、小波变换。
傅氏变换[11]轮廓测量法利用数字滤波技术 , 将频率较高的载波和频率较低的面形分离出来 , 然后进行反变换 , 得到包含高度信息的相位。
傅氏变换轮廓测量法用一幅图得到相位值 , 数字滤波技术可以消除高次谐波的影响 , 但是计算量大 , 使用 FFT 产生的泄漏、混频、栅栏效应产生误差 ; 数字滤波器需要不断试错才能得到正确的参数。
小波变换[12]。
傅立叶变换对曲面可测梯度极限有要求 , 同时对复杂形面检测效果很不理想。
利用小波变换对原始图像进行多级小波分解 , 将原始图像和被测物体背景图像相减后再对图像进行频域处理。
由于直流分量被抑制 , 容易提取载波频率成分 , 提高了可测梯度 , 改善了解相的精度稳定性 , 使频域解相技术在实际应用中取得更好的效果 , 扩大了应用范围。
相位测量法目前的困难[8]主要有两点 :投影系统和叠相还原。
为了产生投影条纹 , 用两个相干波前产生的干涉条纹作为投影机构。
这些方法要求良好的机械稳定性以及精确的机械移动机构 , 干涉条纹易受大气扰动的影响。
LCD 、 DMD 等已成为流行的大有前途的自适应投影器件 , 但目前分辨力较低 , 不容易实现高精度测量。
实现相位还原目前有两种方法。
一是用不同条件下记录的多幅相位图实现叠相还原的时域叠相还原技术 , 如文献 [13]使用高低两种频率光栅场实现了去包裹 ; 文献 [14]用小数重合法设计投影频率 , 最终计算出绝对相位值。
这种方法需要记录多幅图样 , 难以实时。