三維形貌測量的柵線法研究.pdf

1、三維形貌測量又稱三維輪廓術(shù)或三維面形測量，就是指運用各種手段獲取物體的三維形貌信息。光學(xué)三維形貌測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在科研及許多生產(chǎn)過程中。隨著近代光學(xué)理論、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展以及高性能器件的出現(xiàn)，為光學(xué)三維形貌測量技術(shù)提供了強勁的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)，其發(fā)展前景更為廣闊。投影柵線相位法是三維形貌測量中的一種重要的測量技術(shù)，它具有非接觸、高效率、高精度等優(yōu)點。近年來投影柵線相位法測量技術(shù)有了很大的發(fā)展，為適應(yīng)社會化大工

2、業(yè)生產(chǎn)提供了強有力的支持。投影柵線相位法既避免了提取等高線、確定云紋級數(shù)等處理過程，又提供了可用于測量分析的數(shù)據(jù)，宜實現(xiàn)圖像處理自動化，還可以通過圖像的采集密度來獲取較大的數(shù)據(jù)量，以實現(xiàn)測量的高精度和高靈敏度。本文采用了投影柵線法相位法中的相移法，在不同的柵線條件下，對兩個物體進(jìn)行了研究，完成了以下工作：
　　 1、根據(jù)實際測量的要求，搭建了測試系統(tǒng)的硬件部分；并采用C++編制了圖像采集和數(shù)據(jù)處理軟件。
　　 2、選用不

3、同周期的投影柵線對石膏人臉模型進(jìn)行了實驗研究，對變形柵線圖使用相同的N步相移法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)在柵線周期小于20像素時，周期越大，精度越高；當(dāng)周期大于20像素，繼續(xù)增大周期所測得的結(jié)果精度不再有明顯改進(jìn)。
　　 3、用不同方向的柵線對試件石膏嘴模型進(jìn)行投影，對變形柵線圖用同樣的方法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)測量效果是有區(qū)別的。當(dāng)柵線方向平行于表面高度變化梯度大的方向時，其測量效果優(yōu)于柵線方向垂直于表面高度變化梯度大的方向。由此可以看出對于待測

4、物體表面凹凸起伏比較大，且表面高度變化有明顯方向性時，應(yīng)選擇將柵線方向平行于表面高度變化梯度大的方向進(jìn)行投影，可得到比其他方向投影更好的結(jié)果。
　　 4、研究了幾種不同濾波器，對變形柵線圖進(jìn)行低通濾波處理，并用相同相移法進(jìn)行計算所得結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同的低通濾波器對測量結(jié)果的細(xì)節(jié)有一定影響。并設(shè)計一種巴特沃斯低通濾波器，試驗驗證具有比較好的效果。
　　 論文最后對不同的實驗方法對結(jié)果的影響作了較為詳細(xì)的討論和總結(jié)。由于自己理論