动态三维面形测量的研究进展

近年来,光学非接触三维面形测量技术被深入研究和广泛应用,其中常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面,利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像,再从中解调重建出被测物体的三维面形分布。与单帧图像的傅里叶条纹分析方法相结合,这种基于条纹投影的调制和解调技术被拓展应用到动态过程(物体)的三维面形测量和重建中,以满足日益增长的动态过程分析需求。回顾了近年来在基于条纹投影和傅里叶分析的动态过程三维面形测量以及薄膜振动模式检测研究中的进展,讨论了不同动态过程的测量方法和测量系统,给出了相关应用的实验结果。讨论了该技术的优点和面临的挑战,并指出了该领域今后的发展动向。     

闭合条纹图的傅立叶分析方法

在基于条纹投影的傅里叶变换轮廓术(FTP)方法中,相位信息叠加在载波条纹中,即必须存在载波条纹.当干涉图中条纹以闭合形式存在,由于没有载频存在,不能直接采用傅立叶条纹分析方法恢复物光波的相位信息.本文采用极坐标的坐标变换方法,将封闭条纹展开,用传统傅立叶滤波方法进行处理,再将得到的信息反变换到原坐标中,得到测量物体的三维分布.文中用二维FFT的迭代算法对条纹进行解析延拓可明显减小由于坐标变换引入的条纹锐截止误差,从而提高测量精度.计算机模拟证实了所提方法的有效性.     

探测器像素尺寸对PMP测量精度的影响研究

以阶跃型反射率分布为例,分析了像素尺寸对相位测量轮廓术（PMP）测量精度的影响情况。仿真结果表明相位测量误差大小随感光单元覆盖的相位范围增加而增加,即采用高分辨率探测器可以得到高的测量精度;相位测量误差大小与阶跃在感光单元上的位置有关,存在导致最大误差的位置,并且该位置与阶跃相对幅值有关;相位测量误差大小随阶跃相对幅值增大而增大,偏向反射率高的方向。研究结果为PMP测量系统设计中图像探测器选择、测量精度评价提供了依据。     

光弹性测量中的位相展开

根据调制度排序，提出了一个新的用于模型全场光弹条纹级次测量的位相展开方法，并进行了实验验证。在位相展开区域的边界上，位相展开的路径由像素的强度调制决定。这个方法的优点是很明显的，即使在最坏情况下，其误差也限制在局部最小区域上。     

三维物体360°面形自动测量方法

提出一种三维物体360°面形自动测量方法.简要介绍了方法原理,系统结构,信息获取与处理方案,并给出对圆锥-圆台金属模块和人头石膏模型360°面形测量结果.     

三维面形测量数据的计算全息可视化

提出利用计算机制全息进行三维面形测量数据立体重现的技术。首先利用三维面形测量技术同时获取三维物体的强度和距离像；然后根据三维面形测量数据，设计和制作菲涅耳计算全息图；最后将计算全息和光学全息相结合，以菲涅耳计算全息图的光学再现像为对象，记录光学像全息。这样既解决了计算机制全息术中真实三维物体立体信息数据捕捉的问题，又为三维面形检测提供了一个行之有效的立体重构技术。给出了这种方法的原理、计算全息的设计、制作方案和实验验证结果。     

数字图象获取装置的相位漂移及其对相位测量轮廓术的影响

本文通过对正弦结构光场的获取和傅立叶变换，检测由数字图象获取装置引入的相位漂移及其地相位分离了相位江西省多的性质和统计规律，讨论了这种漂移对相位测量轮廓术的影响。     

光学离焦三维传感技术的现状与进展

介绍了近年来光学离焦三维传感技术的研究现状，重点综述了离焦三维传感的原理、技术特点以及主动离焦和被动离焦的实现方法。分析了这两种方法的优缺点。最后讨论了在现有条件下进一步提高离焦三维传感精度的可能性。     

采用二元编码的正弦光栅提高PMP测量速度和精度的方法

利用误差扩散方法产生二元编码正弦光栅可以消除数字投影仪的非线性对投影光栅正弦性的影响,且能充分利用基于数字光处理技术(DLP)投影仪中数字微镜的二元高速开关特性,高速投影二元编码正弦光栅。投影仪分辨率不足会导致电子二元编码正弦光栅正弦性下降,从而影响测量精度。先对比了两种典型误差扩散编码算法:Floyd-Steinberg距离加权和Sierra Lite"蛇"形扫描获得的光栅的正弦性。然后针对目前DLP投影仪产生频率较高的二元编码正弦光栅时,二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题,提出了两种改善方法:1)利用柱透镜卷积作用,在栅线方向上对二元编码正弦光栅进行平滑;2)组合多帧具有不同微结构的二元编码正弦光栅,来减小二元编码正弦光栅的误差,保证相位测量轮廓术(PMP)方法的测量精度。所提方法充分利用了DLP投影二值图像的高速特性,又明显改善了由于DLP分辨率有限导致的二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题,实验验证了这两种方法的有效性。     

自由空间微闪耀光栅解复用器

波分复用/解复用器件在光纤通信中具有重要的应用。设计了一种自由空间的微闪耀光栅解复用器,通过对其衍射光场的复振幅分布的研究,得到了满足1级闪耀输出的光栅方程,实现了复合波长信号光在空间上的解复用。通过对微闪耀光栅解复用器的衍射效率和串扰进行分析后表明,微闪耀光栅解复用器具有很高的衍射效率,信号间串扰非常小,而且元件尺寸小,结构紧凑,集成度高,在光通信和光信息处理中具有一定的应用价值。