三维物体轮廓测量标定技术中解相问题的研究

对三维物体轮廓测量标定技术中所遇到的卷相问题进行了分析 ,提出了多标定平面法和标记图像法来计算相位沿高度方向的卷相次数 ,并通过实验验证了该方法的有效性     

用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓

针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图,并沿时间轴对这些变形条纹做傅里叶变换、滤波和反变换,然后沿时间轴解包,得到图像上每个时刻每个像素点的相位.由此得到的相位值在像面内是相互独立并且是沿时间轴变化的,这个相位变化率包含有物体的高度信息.实验表明,该技术成功地解决了不连续物体的轮廓测量问题,与传统的空间相位解包方法相比,该技术最大的优点是能够方便、准确地测量不连续和大陡度物体的轮廓.     

相位物体相位测量系统

组建了一种实用的测量相位物体相位的系统,主要介绍其系统结构、基于LabView平台的硬件组件的连接、软件部分的图像处理算法的设计,并将其应用于位相光栅相位的定量检测.实验结果表明:该测量系统结构简单、重复性好、稳定性高、数据采集自动化,能较好地再现位相光栅的结构,并得到相位光栅相位分布假彩色图、灰度图及三维分布图.对相位物体的相位以及其它光学参数如厚度、折射率的测量具有一定的应用价值.     

基于傅里叶变换移相测量的相位测量轮廓术

移相误差是移相法相位测量轮廓术的主要误差来源,提出一种对实际步进移相值进行测量,消除移相误差对相位测量影响的算法,该算法将傅里叶变换相位测量和移相法相位测量相结合,利用傅里叶变换相位原理测量每次移相的实际相移量,然后根据相移实测值计算相位分布,进而获得物体表面蝗三维数据。该算法能够准确测量每步移相的实际相移量,不要求移相的均匀性和重复性,只需３帧图像就可解调出相位分布,不受移相误差的影响。仿真结果证实了该算法的有效性,实际图像数据处理结果表明,该算法可以基本消除由移相引起的误差。     

非接触三维测量中新的相位—高度分析模型

提出了一种新的基于发散投影模型的三维面形测量的相位—高度分析算法.它不要求测量系统的投影光轴和成像光轴共面,入射光瞳和成像光瞳连线与参考平面平行的严格条件限制,光源发散投影分析更与实际情况相一致.该模型避免了实际应用中校正双瞳的麻烦以及由于系统装置摆放不精确而造成的误差.使搭建平台更加的方便容易.而且测量过程只需要一帧条纹图,并不需要参考平面的条纹图,使测量更加方便快捷.     

基于模拟退火的相位测量轮廓术随机相移误差校正

建立任意步长的随机相移误差校正模型,采用模拟退火算法完成随机相移误差的优化估计,利用最小二乘法推导出求解截断相位的新算法,并给出计算机模拟和不同算法的试验结果.仿真结果表明,所提出的算法能准确地优化出随机相移误差,提高了测量精度.     

用变频条纹图扫描技术测量陡峭物体的三维轮廓

针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题，提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术．采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上，且在每个频率下完成相移条纹扫描．用电荷耦合器件(CCD)和图像采集卡记录这些变形的条纹图，对这些条纹图沿时间轴提取相位并进行处理，可以得到图像上每个像素点的相位和沿时间轴的相位变化率，由此得到的每个像素点的相位值在像面内都是相互独立的，而相位变化率包含物体的高度信息，因此可以得到物体的三维轮廓．实验证明，该技术能够成功地测量陡峭物体的轮廓．     

现场修正声强测量系统相位失配误差方法研究

相位失配误差是声强测量系统的主要误差源，仅靠提高仪器的精度很难消除这一误差。文章提出了一种简单易行的修正声强测量系统相位失配误差方法。理论分析和实验验证表明该方法操作简单，修正准确可靠。     

FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术

在FTP(FourierTransformProfilometry)法三维轮廓测量过程中,系统的结构不同,测量高度所引起的相位差与高度的对应关系也不一样.本文应此问题进行了详细的分析,并提出了一种适用于不同结构的快速标定技术.     

双频光栅相位法应用于三维人体测量

光栅法是非接触三维测量的重要技术,在分析现有光栅法技术的基础上,采用双频光栅相位法并结合平行光轴系统及移轴技术,提出了一种改进的双频光栅相位法三维人体测量技术架构.该架构避免了单频光栅法相位展开误差传递问题,解决了近心投影系统中相位高度求解过程中的非线形问题,扩大了有效测量区域,对人台的测量和重构表明,该方法实用且测量精度高.     

Dendritic Morphology Simulation Using the Phase Field Method

Dendritic morphology was simulated using a macro- and micro-coupled method. Since the microstructure of a whole casting cannot be easily analyzed, a scheme was developed to calculate the temperature of the whole casting with the microstructure analyzed by selecting one cell in the central region of the casting. The heterogeneous nucleation was described using a Gaussian distribution with the dendritic growth controlled by the solution of the phase field equation. The initial temperature distribution in the microdomain was obtained by interpolating the cell temperatures near the selected cell with the interface undercooling assumed to be the sum of thermal, solute, and curvature effects. The solute distribution was calculated from the mixed solute conservation equation with noise introduced to produce the side branches. The simulation results agree well with experimental results.     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

基于双目视觉技术的物体深度信息的提取

传统的双目匹配算法得到的数据是左右视图匹配点的二维坐标;但二维坐标将丢失物体的三维深度信息。提出一种利用视差原理在世界坐标系内计算该物点在现实中所对应点的三维坐标的新方法。该方法分为三部分:第一部分为双目相机的标定,包括内参(主点、焦距、径向畸变、不垂直因子)以及两相机之间的外参(旋转矩阵和平移矩阵)。第二部分为特征点的提取与匹配,特征点的提取则是利用SIFT算子提取左右视图的特征点,匹配则是将两视图中的对应点(现实中为同一点)利用SIFT算法进行匹配。第三部分为物体深度信息的计算,利用双目相机的视差原理和已经得出的双目相机的参数进行空间还原得到相应的左右视图投影投射矩阵,结合空间几何线性关系计算出该点在世界坐标系的三维坐标,从而得出其深度信息。     

基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义。相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通。本文通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律。通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,相场法能够很好地模拟和预测具有复杂细观结构的岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通的破坏过程。     

红外热波脉冲位相法无损检测缺陷深度方法研究

针对目前缺陷深度定量无损检测的需求,利用脉冲式红外热波无损检测脉冲激励的特点,对平底洞试件进行脉冲式红外检测实验,在VC 中通过傅里叶变换处理得到位相热图序列,分析不同深度缺陷的盲频,进而得到缺陷深度.两种材料的深度校正曲线和误差表明,脉冲位相法为缺陷深度检测提供了有效手段.     

相场法模拟第二相颗粒对柱状晶定向生长的影响

[目的]第二相颗粒的存在能影响晶粒的长大,提高材料的力学性能,因而我们用计算机模拟了含第二相颗粒的镍基合金材料在再结晶后的定向退火过程中的柱状晶生长。[方法]在相场法的基础上引入一个温度控制晶界运动的二维平面退火模型,使用该模型对含第二相颗粒的样品进行定向退火处理,观察退火过程中组织形貌的变化,并从第二相颗粒的含量和位置两个方面来讨论退火过程中第二相颗粒对柱状晶组织生长的影响,通过对柱状晶长宽比的统计来反应这些变化。[结果]定向退火处理可产生柱状晶结构;弥散分布的第二相颗粒的存在不利于柱状晶生长,并且含量越高柱状晶越粗,长宽比越小。[结论]第二相颗粒位置可以改变柱状晶晶界的形成方向,间距可以影响长宽比的大小,颗粒间的横向间距和纵向间距都存在一个临界值使柱状晶的长宽比最大。     

最大景深的设定方法

本文叙述了在镜头焦距、光圈系数一定的条件下,如何设定物距,以使景深最大的简捷新方法。     

三维漫反射体表面相位测量的模拟

阐述了一种对三维漫反射体表面进行相位测量的技术，通过计算模拟，发现该技术具有的相位还原算法非常简单，数据处理速度比傅里叶变换等方法快得多，很仍然保持着和这些技术相应的相位测量精度。同时，还对漫反射表面反射率变化的情况作了模拟。     

提高微颗粒场同轴全息测量景深的途径

本文讨论了微颗粒同轴远场全息干涉条纹叶比度、颗粒尺寸范围和颗粒密度，以 及上述诸因素对全息记录景深的综合影响。分析了在实际应用中，平面波照明记录、 再现的条件下，远场数取值范围减小，因而可记录场深度减少的实验事实。出了提高 微颗粒场问轴全息测量景深的方法──分层记录微颗粒场同轴全息方法。最后，本文 给出了该方法对柴油机样机缸头燃油雾场所做的实际测量分析结果。     

虚拟相机镜头景深效果模拟改进算法

在透镜成像模型产生模糊圈计算的基础上,利用镜头景深效果模拟改进算法实时地模拟出景深效果。本算法利用GPU的可编程性和高效计算性质,根据镜头的光圈,聚焦等计算出的模糊因子来决定像素的扩散程度,建立扩散模型。这个扩散模型是根据镜头光圈特性确定的,获得扩散模型后计算出扩散算子,利用此算子去遍历计算整个图像,并在模糊因子的判断值下进行融合,最终模拟出真实的镜头景深效果。