投影栅相位法检测技术中抽样定理的适用性

分析了对于正弦信号抽样定理的适用性,给出了频谱分析时频域不发生泄漏的信号抽样条件。针对投影栅相位法三维检测技术中的抽样问题,提出了不移频处理方法和全场参考面的概念,避免了频域移频所带来的系统误差,克服了对正弦信号抽样的限制条件,并实例验证了新方法的优越性。该文的结论丰富了经典抽样定理的内容,提高了投影栅相位法三维检测技术的解相精度和稳定性,使之更符合实际应用条件。     

基于卷积滤波三维形貌光学检测中频谱自动移位的实现

在投影栅相位法测量三维物体形貌技术中 ,利用栅线图像的条纹灰度值分布具有极大极小的特性 ,提出了一种有效算法 ,其特点是基于卷积滤波技术实现频谱的自动移位 ,而不需要利用频谱分析和频谱图来进行 ,提高了图像处理的速度和形貌检测技术的自动化程度     

频谱扫描的物体面形测量方法研究

根据正弦投影栅成像及其傅里叶变换的特点，提出了一种利用频谱扫描测量物体面形的方法．使用CCD摄像机采集一幅待测物面的图像，利用傅里叶变换法求出其空间频谱．扫描频谱图，确定参考平面投影栅线的空间频率，进而利用余弦函数模拟参考平面上的投影栅线分布．由待测物面上和参考平面上投影栅线的相对变形可求出物体的高度场分布．该方法不需要相位分布测量，也不需要解包裹运算，只需一幅图像即可实现物体的面形测量．笔者介绍了该方法的原理并进行了实验验证，给出了实验过程和实验结果．实验结果表明，该方法可实现物体面形的快速识别，有自动化程度高、计算速度快、对环境要求更低的优点．     

投影栅相位检测法中的多幅图象拼接处理技术

投影栅相位法是检测三维曲面形体几何尺寸的较为有效的光学手段。可是当采用这种方法检测较大尺寸的试件时,若使用单幅图象,处理得到的数据点分布比较稀疏,而且对光学装置提出了更高的要求。为此本文建立了投影栅相位法多幅图象的拼接处理技术,通过分块采集、分块处理,最终拼为一体的方法,解决了投影栅相位法检测较大试件时存在的问题。不仅提高了数字图象的采集精度和处理精度,而且降低了对硬件系统的要求。实例分析验证了该技术的有效性和实用性。     

改进的区域解相算法及其在三维重建中的应用

解相位算法是位相三维轮廓测量技术的关键,基于区域的解相位算法是应用较为广泛的解相算法之一。但在实践中发现基于区域的解相算法存在一定问题:当被测物体表面存在阶跃形变结构或噪声较大时可能产生解相错误。通过对该算法解相过程的分析确定了错误产生的原因,并针对存在问题提出一种改进算法,在区域分割的基础上计算每点相位可靠度质量图,并根据计算的二阶差分质量图制定新的区域分割与合并策略对相位进行解算。实验结果表明,本文算法可显著提高基于区域解相算法的解相精度,对表面高度变化较为复杂、噪声较大的相位数据可进行有效处理,具有良好的重建精度和鲁棒性。     

相位法激光测距系统

为了提高测量精度,论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理,举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差,提出了相应的解决措施,提高了系统的测量精度和稳定性.     

投影栅相位法曲面形体检测系统结构的分析

针对投影栅相位法检测精度不够高和可操作性不强的问题 ,从检测系统的原理出发进行了全面分析 ,并在此基础上提出了一种新的系统结构 ,其核心是应用摄像机定标技术。新系统消除了现有系统结构的系统误差 ,减轻了系统标定的复杂程度。实验证明它具有较强的可操作性和较高的检测精度 ,相对检测精度达到 1/ 3 0 0 0     

时频域波前检测方法抗振性能研究

针对用于现场测试的移相干涉测量系统对振动的高度敏感而过于复杂的问题,提出一种可用于现场测试的小型化、抗振动的时频域波前检测方法.采集一系列连续移相的干涉图,通过对干涉图中各点时序光强序列的频谱进行宽带滤波获取相位统计信息.线性拟合相位统计信息后,对随机噪声的影响进行了多次取平均,将环境振动、移相非线性等非随机性扰动的影响归结为一个与像素坐标无关的值,实现了抗扰动的目的.仿真实验统计了λ/100波长精度要求下最大可承受振动的幅频积及其变化规律.研究结果验证了本方法的可行性,并为本方法在小型化移相干涉仪中的应用提供了依据.     

基于相移原理的便携式岩石三维形貌测量系统

针对岩石表面形貌复杂的特点和测量精度高的要求,提出了一种基于数字光栅相移原理的便携式岩石三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和相位高度映射三部分组成.相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,同时保持相移法原有的相位求解精度;然后根据相位展开后的相位图,利用相位高度映射算法来完成岩石的三维形貌测量.利用基于多频外差原理的三维测量技术建立了一套三维测量系统,该系统由一个CCD摄像机和一个数字光栅投影器组成.利用上述系统对一块岩石进行了测量实验,结果表明:该系统能够准确地完成岩石测量.     

投影栅三维形面测量中亚像素匹配算法

根据相位值寻找匹配点是投影栅三维形面测量系统的关键技术之一,匹配精度在一定程度上决定了系统最终的三维重建精度,而整像素匹配无法满足高精度三维形面测量的需要.根据相邻像素相位近似线性分布的特点,提出了一种基于相位线性插值的亚像素匹配算法.模拟实验表明: 应用该匹配算法后,三维重建测量精度有很大提高,匹配速度很快.验证实验显示: 应用该匹配算法后投影栅三维形面系统的测量精度可达0.03 mm, 能够满足一些高精度测量需求.     

用投影光栅测量三维物体表面形状

详细分析了投影光栅的频谱结构、位相信号的频率范围及背景亮度等因素对测量精度的影响，提出了光栅周期、滤波器通频带及光栅信号幅度的选择范围。     

基于频率调制二元编码光栅相位测量剖面术

分析传统的频率调制正弦光栅用于3步相移相位测量剖面术时,系统非线性对测量精度的影响,提出采用二元频率调制光栅,提高3步相移相位测量剖面术计算绝对相位测量精度的方法.完成了分别采用传统正弦频率调制光栅投影和基于Floyd-Steinberg二元编码频率调制光栅投影的相移剖面术的绝对相位计算结果对比.结果表明,采用正弦频率调制光栅模板的3步相移算法对系统的非线性敏感,而二元编码频率调制光栅模板既保持了利用单组条纹投影就可计算条纹绝对相位的优点,又不受系统非线性的影响,大大提高了基于频率调制光栅的相移剖面术的测量精度.计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性.     

基于三角形光强分布光栅投影的三维测量方法

针对相位测量轮廓术中正弦光栅制作工艺复杂的问题,提出一种基于三角形光强分布光栅投影测量物体三维形貌的方法.测量时,将三角形光强分布光栅投影到被测物体表面,摄像机获取变形条纹图,通过系统参数和条纹图携带的相位信息求解出物体的三维面形.推导出通过三角形光强分布光栅求解相位的公式.实验结果表明,提出的方法具有较高的精度和可行性.     

倍频光栅的莫尔条纹研究

用傅里叶频谱分析方法研究了横向莫尔条纹中一个光栅倍频时莫尔条纹的变化，论证了倍频光栅形成的莫尔条纹方向与等周期两RoncK光栅形成的莫尔条纹方向相同，其周期与两小周期光栅的莫尔条纹周期相同，其对比度随倍率的增加而减小的特点，呈现莫尔条纹效应的主要是等栅距光栅和二倍频光栅，介绍了产生倍频光栅的一些方法，如采用滤波的方法，消去光栅的0级衍射波，形成倍频光栅；采用球面波照明光栅，形成倍频的光栅的自成像等，举例说明了其应用，这些应用表明二倍频光栅莫尔条纹可使结构紧凑，测量简单，或使分辨率提高一倍。     

相位测量轮廓术中正弦光栅的构造及频谱分析

为了获得三维物体表面的正弦光强投影分布,提出了矩形光栅组合准正弦投影光场的方法。选择适当的光栅组合参数,可得到一个近似的正弦分划板。频谱分析和光学实验验证了设计的合理性。模拟了光栅投影的光强分布曲线,建立了组合准正弦光栅的数学模型,并对构造的准正弦光栅进行了频谱分析。其频谱分布与正弦振幅光栅的傅里叶变换频谱具有相同的特点。研究结果为刻划正弦光栅的设计和理论研究提供了有益的思路。     

几种时间相位展开方法的比较

相位场的展开是基于结构光投影光学三维面形测量方法的关键步骤,复杂相位场的展开也是该方法面临的主要问题之一,时间相位展开方法提供了解决这一难题的一种有效手段.时间相位展开方法利用从多套不同频率条纹图中调解得到的三维截断相位分布,沿时间轴方向上将每点的相位进行独立展开,可以避免二维截断相位图展开过程中引入的误差扩散问题.本文对比了负指数时间相位展开法、三频时间相位展开法、三频外差时间相位展开法以及一次外差时间相位展开法,并引入分块拟合的方法来得到更准确的相位计算结果.完成了计算机模拟和实验验证,标准平面测量时,采用分段拟和的相位误差远小于以前采用的全场拟和法.     

NLMS算法在轨道电路信号解调中的应用

针对目前轨道电路FSK信号解调中传统解调方法解调精度不足的问题,在对自适应滤波理论研究的基础上,提出采用基于NLMS算法的自适应滤波模块,利用传统频谱分析法得出轨道电路FSK信号的载频信息作为自适应滤波模块的期望信号,通过提取其中一个载频分量从而还原调制方波,经过计算后得出调制频率,实现信号的解调。仿真结果证明NLMS算法不仅实现了轨道电路FSK信号高精度的解调,并且解决了传统LMS算法在轨道电路FSK信号解调中收敛速度慢的缺陷,具有良好的抗噪性能。