基于快速掃描相移算法的三維形貌測(cè)試儀開發(fā).pdf

1、光學(xué)三維形貌測(cè)量技術(shù)因具有非接觸、精度高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)而獲得廣泛的應(yīng)用。為了能夠滿足實(shí)際測(cè)量的需要，大量的光學(xué)三維形貌測(cè)量系統(tǒng)和儀器被開發(fā)設(shè)計(jì);雖然這些儀器能滿足一定的測(cè)量要求，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，測(cè)量精度較低、實(shí)時(shí)性差從而嚴(yán)重制約了大規(guī)模的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)一套性能完善的三維形貌測(cè)試儀具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文基于相移法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)結(jié)合光切法的優(yōu)點(diǎn)，采用一維掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)全景測(cè)量。即將投影

2、儀和攝像機(jī)固定，待測(cè)物體放置于電動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)控制電動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的掃描測(cè)量;采用掃描相移算法對(duì)掃描圖像的中心部分進(jìn)行處理，通過(guò)相位拼接、系統(tǒng)標(biāo)定、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)獲得物體的完整形貌。設(shè)計(jì)了一套完整的基于快速掃描相移算法的三維形貌測(cè)試儀。主要內(nèi)容如下:
　　1.系統(tǒng)介紹了物體三維形貌測(cè)量方法，并重點(diǎn)對(duì)幾種常用的光學(xué)三維形貌測(cè)量方法進(jìn)行了分析比較，總結(jié)了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并據(jù)此提出了本文所采用的掃描相移算法。
　　2.對(duì)本

3、文所采用的等步長(zhǎng)的Stoilov算法進(jìn)行了研究，分析了其存在的計(jì)算誤差，并對(duì)已有的改進(jìn)方法進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，找到了適合本測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)算法。同時(shí)研究了相移步長(zhǎng)量對(duì)改進(jìn)算法測(cè)量結(jié)果的影響，得出了相移步長(zhǎng)量為π/2時(shí)，其測(cè)量結(jié)果最佳。
　　3.詳細(xì)介紹了三維形貌測(cè)量?jī)x的基本測(cè)量原理和方法，并對(duì)掃描測(cè)量的相位提取和相位拼接方法等進(jìn)行了研究，找到了適合本測(cè)量系統(tǒng)的相位提取和圖像拼接方法。
　　4.對(duì)該掃描測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定方法進(jìn)行了

4、研究，找到了高度和相位差之間的映射關(guān)系，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)標(biāo)定的原理和方法，并對(duì)標(biāo)定方法進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　5.基于測(cè)量原理和方法，設(shè)計(jì)了一套完整的掃描測(cè)量系統(tǒng)。采用C++builder編寫了完整的掃描圖像采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了掃描圖像的自動(dòng)采集和保存。采用Matlab軟件編寫了圖像處理程序，完成了對(duì)掃描圖像的相位提取、相位展開、圖像拼接、系統(tǒng)標(biāo)定和三維顯示等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)量。采用該系統(tǒng)對(duì)不同的物體分別進(jìn)行了測(cè)量實(shí)驗(yàn)，得到了較好的