物理模擬試驗模型頂面三維面形測量方法研究.pdf

1、三維面形測量在機器視覺、工業(yè)在線檢測、實物仿型、地質勘探等多個領域具有重要的意義?；诟道锶~變換輪廓術的三維面形測量技術是三維傳感中應用較為廣泛的一種方法。 本課題是構造物理模擬試驗系統(tǒng)的一個重要組成部分，主要用于對地質試驗體頂面變形程度和過程的定量測量。文中對測量系統(tǒng)的濾波、相位展開以及系統(tǒng)標定等關鍵技術作了深入研究。 針對傅里葉變換輪廓術測量復雜物體形狀時，出現(xiàn)頻率混疊，濾波時難以確定截止頻率，選用了巴特沃斯濾波器、

2、矩形濾波窗、漢寧濾波窗以及小波濾波幾種濾波方法對變形光柵圖進行處理。計算機模擬并比較了在有噪聲和無噪聲的情況下不同濾波方法的誤差分布，數(shù)據(jù)分析表明，漢寧濾波窗對噪聲可以起到很好的抑制作用；利用小波多分辨率特性提取有效的基頻分量，抑制了頻譜混疊，實驗結果驗證該法可以提高傅里葉變換輪廓術的測量精度和測量范圍。 在三維面形測量中，當截斷相位數(shù)據(jù)受到噪聲、陰影等因素的影響時，利用傳統(tǒng)的相位展開算法進行相位展開時會出現(xiàn)拉線現(xiàn)象。本文對路徑

3、相關和路徑無關的相位展開算法進行了重點研究。利用質量圖導引算法對實際物體進行了相位展開，實驗結果表明：相位導數(shù)偏差質量圖能夠比較好的反應截斷相位質量，而最大相位梯度質量圖可以正確標識出不連續(xù)區(qū)域。因此應該根據(jù)實際情況選擇合適的質量圖作為展開路徑的質量導引。系統(tǒng)標定是進行光學三維測量的必要前提，系統(tǒng)標定分為兩部分：Z坐標標定和(X，Y)坐標標定。Z標定用于建立物體高度和相位差的對應關系，(X，Y)坐標標定就是建立起圖像像素坐標與物體世界坐