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。     

时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用

将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。     

提高光栅投影测量精度的相移精确测量法

在光栅投影测量的相位计算中，采用Gray编码和相移相结合的方法，并针对当前光栅投影测量中相位计算精度不高的问题，提出一种新的相移方法．与传统相移方法相比，该方法采用新的投影光栅光强函数．考虑到光栅投影测量中可能出现的标定误差、投影光非正弦模式以及其他干扰因素，在该函数中加入对这些干扰的纠正值，从而减少由这些干扰产生的不利影响，进一步提高投影光栅和对象测量的精度．通过对邻近点插值获得的投影光栅，条纹精度可以达到亚像素级．对实际测量获得的投影光栅图像的处理实验，证明了该方法的可行性和先进性．     

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.     

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.     

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。     

基于条纹间距调节的条纹分析

基于莫尔条纹的测量中,较好的条纹图、包裹相位图质量,能够提高测量的有效性和测量精度。合理的条纹分布密度,能够有效降低条纹图与包裹相位图中的噪声影响,消除条纹分布过密产生的相位混频。合适的莫尔条纹密度可以通过调节条纹间距来确定。测量结果表明该方法能够适应被测表面的条纹分布,获得可靠的测量数据和有效的测量精度,得到较好的测量结果。     

BP网络对小波变换轮廓术中提取相位的校正

在小波变换轮廓术中,采用一维小波变换去解调变形结构条纹包含的物体面形分布时,小波处理所带来的误差分布同被测物体的面形分布及其变化率存在联系.为了减小小波变换轮廓术中相位提取的误差,从小波变换的相关实质出发,提出了利用神经网络的强大学习能力和函数逼近功能来校正相位.该方法以提取相位的一阶和二阶差分、小波尺度因子等相关计算量作为多层前馈型反向传播网络的输入,通过对复杂样本的训练,实现了输入与误差之间的非线性映射.计算机模拟和实验验证了用神经网络校正相位方法的有效性.     

基于数字投影仪的PMP系统非线性误差分析

在相位测量轮廓术中,探测器的非线性响应是影响测量精度的重要因素．对该误差进行了理论分析,结果表明,通过增加相移帧数可以有效地减小非线性效应的影响,而且计算机模拟和实测证实：在基于数字投影设备的相位测量轮廓术中,当相移帧数为条纹周期的1／2时,非线性效应的影响可被很好地抑制．该结果可为实际应用中合理地选择相移算法提供理论依据．     

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．     

GMI效应多特征表征方法研究

基于巨磁阻抗(GMI)效应的磁传感器在磁测量领域的具有大的应用前景。而阻抗模值特征的非线性特征,会限制传感器的测量效果。通过对GMI效应进行理论分析,并搭建实验系统对钴基纳米非晶丝材料进行测量和研究,提出了多特征表征的表征方法,采用阻抗模值特征和阻抗角特征相结合的多特征表征方式,能够消除单一特征的非线性特征的限制,拓展了敏感材料的测量范围,减小了非线性拟合误差,具有一定的意义和应用前景。     

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.     

光弹性应力自动分析

采用相移技术,实现光弹性等差线和等倾线参数的全自动判读,从而实现模型内部应力的全自动化分析.首先,在正交平面偏振光场下获得4幅等倾线图像,经相移技术处理后得到主应力方向的位相图,利用主应力迹线跟踪方法,可全场获得第一主应力方向;然后,借鉴Tardy补偿法,沿8个离散方向对等差线进行相移,并通过第一主应力方位角合成等差线全场的位相图像,经去包裹处理后得到全场主应力差的参数;最后,基于以上参数,用剪应力差法进行应力的计算,给出对径受压圆盘实例来说明该方法的实用性.结果表明,此光弹性应力自动分析技术能准确、快速地分析光弹性应力,突破了传统光弹性数据处理周期长的瓶颈.     

新型无衍射栅型结构光投影系统

提出了一种用于相位法测量的无衍射栅型结构光条纹投影系统,以截面三角棱镜为主要光学元件来获取无衍射栅型结构光投影条纹.从理论上分析了栅型无衍射结构光的无衍射特性以及三角棱镜相关参数对条纹图样的影响,实验测量了系统观察屏上的条纹间距.理论分析与实验表明:该系统产生的无衍射结构光条纹的光强成正弦分布且对比度好,用于相位测量可以获得较高的相位分辨率,提高相位法测量的精度.整个系统光路简单、结构紧凑,有利于系统的集成与小型化.     

基于小波变换的投影光栅条纹分析

投影光栅条纹相位法通常用于三维物体形貌的测量.采用小波变换直接提取单幅光栅条纹图像的相位分布,不需要进行相位展开,即可得到物体表面轮廓.给出了小波分析应用在空间载波光栅条纹相位分析中的理论推导证明、计算机模拟以及实验验证结果,讨论了小波分析的抗噪能力,证实了该方法的可行性.     

干涉法测量气体温度场的深入研究

研究了光学干涉方法测量气体的温度分布,组建激光干涉测量系统,通过实验得到有温度扰动的气体流场的干涉条纹,用CCD采集干涉条纹图,并对其进行傅立叶变换、相位提取和数值计算等分析处理,得出气体的温度场分布.光学干涉法可以实现高效、高精度、全场温度分布的测量,适用于工业应用中的温度测试.     

条纹扫描干涉术中白光的影响

在条纹扫描干涉中，白光光谱分布引起的测量误差是一种原理误差，本文阐述了产生这种误差的原因，并给出了模拟计算的结果，结果显示这一误差大于２０％，该误差不能忽略，必须加以补偿，文中给出了一个补偿系数Ｃ。     

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.     

相移扫描莫尔的付里叶描述

用频谱分析的观点对相移扫描莫尔的进行了分析,提出了该方法的付里叶描述。对变形条纹的间隔抽样能分离出莫尔条纹,但这样所得的莫尔条纹精度不高,通过多帧相移叠加能提高精度。揭示了该方法获得清晰光滑的莫尔条纹的频域实质。