多頻率投影條紋測量相位展開技術(shù)研究.pdf

1、基于數(shù)字條紋投影的形貌測量是目前最有潛力的非接觸式光學(xué)測量技術(shù)之一。由于該技術(shù)具有設(shè)備要求簡單、易于控制和實(shí)現(xiàn)、測量精度較高的特點(diǎn),在機(jī)械制造、工業(yè)檢測、模式識別、人工智能、數(shù)字媒體、文物保護(hù)、安保檢測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　數(shù)字條紋投影形貌測量中一個非常關(guān)鍵的步驟就是從相位圖中正確地獲取絕對相位,這個步驟稱為相位展開。在眾多相位展開方法中,基于多頻率投影條紋的時間相位展開方法因?yàn)槠溆?jì)算簡單快速、計(jì)算結(jié)果不依賴相鄰像素點(diǎn)信

2、息以及相位展開路徑等顯著優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注。本論文對基于多頻率投影條紋的時間相位展開方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析和研究,給出一類新的時間相位展開方法。
　　論文首先對數(shù)字投影條紋相位展開技術(shù)的應(yīng)用背景、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,并分析了投影條紋技術(shù)中現(xiàn)有的空間相位展開技術(shù)中存在的問題,指出了基于多頻率投影條紋進(jìn)行時間相位展開技術(shù)研究的價值。在分析現(xiàn)有時間相位展開技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,從以下幾個方面開展了研究工作:
　　第一,給出了更準(zhǔn)確的

3、單頻率投影條紋測量范圍,在此基礎(chǔ)上還給出了多頻率投影條紋測量的范圍。通過單頻率條紋方法與多頻率條紋方法的對比,可以發(fā)現(xiàn):單頻率投影條紋方法的測量范圍要小于多頻率投影條紋方法的測量范圍,從而表明了研究多頻率投影條紋方法時間相位展開技術(shù)的必要性。
　　第二,針對現(xiàn)有兩頻率投影條紋時間相位展開方法中存在的問題,提出了一種新的基于頻率選擇的兩頻率條紋時間相位展開方法。該新方法克服了現(xiàn)有方法必須使用低頻率投影條紋作為時間相位展開參考的缺點(diǎn),

4、使得直接采用兩個高頻率投影條紋進(jìn)行相位展開成為可能,從而提高了時間相位展開方法恢復(fù)的絕對相位的準(zhǔn)確性。
　　第三,對以上新的兩頻率投影條紋時間相位展開方法進(jìn)行了深入分析,給出了該方法中兩個關(guān)鍵問題的結(jié)論:如果需要唯一正確地恢復(fù)絕對相位,必須保證所選擇的兩個歸一化頻率互質(zhì);在頻率選擇規(guī)律的基礎(chǔ)上,也得到了該方法可容忍的最大相位噪聲范圍,指出兩個頻率條紋相位圖的相位噪聲在此容忍范圍之內(nèi)時,絕對相位將能得到正確恢復(fù)。
　　第四,基

5、于對兩頻率方法最大可容忍相位噪聲范圍的分析,提出了通過選擇三頻率投影條紋進(jìn)行時間相位展開的方法。在提出該三頻率方法后也給出了選擇三頻率條紋的規(guī)則,即應(yīng)該保證三個歸一化頻率條紋沒有大于1的公因子。同時,在三頻率中,如果每兩個頻率之間存在大于1的公因子將可以顯著擴(kuò)大最大相位噪聲的可容忍范圍,從而大大提高了多頻率投影條紋相位展開技術(shù)的可靠性,為日后多頻率方法的實(shí)際應(yīng)用提供了一定基礎(chǔ)。
　　第五,針對三頻率方法所需要獲取條紋圖像較多的問題