基于相位偏折高反射物体三维测量中相位展开技术的研究

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2、段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要在光学三维测量中面结构光技术以测量范围大、速度快、精度高等优点在漫反射物体中得到了广泛使用，但用其测量高反射物体的技术还不成熟。对于高反射物体，国内外还没有对其面形评定的标准，测量技术已经滞后于工业生产的需求。本文采用光栅相位偏折技术完成高反射物体的三维测量，该方法采用LCD显示器作为数字光栅显示设备，CCD摄像机作为图像采集设备，

3、通过计算被测高反射物体和标准平面镜中光栅虚像对应相位的偏折信息结合重建算法完成测量。但是，从光栅图像中只能直接得到折叠相位，而相位偏折技术需要对应的展开相位。本论文主要研究用相位偏折技术测量高反射物体三维形貌时如何通过测量系统高效率地得到编码光栅以及如何精确、快速地从光栅条纹图像中得到所需要的展开相位信息。论文的主要内容包括以下几个方面：1、分析了基于光栅相位偏折的高反射物体三维形貌测量的原理，并以此模型为基础搭建了测量系统，理论和实验表明该方法的可行性。2、分析了相位展开的数学表示，对时域相位展开算法中的线性递增法

4、、指数递增法和空域相位展开中的最小二乘法、中心摄动法、分支切割法的优缺点进行了讨论，并用模拟和实验进行了验证。3、提出了一种结合摄动光栅的调制度排序相位展开算法。首先由摄动光栅确定相位展开起点的真实相位，然后根据各像素点的调制度大小确定相位展开路径，避免了常规方法中人为干预的缺点，实现了自动化测量。4、提出了一种改进的复合光栅编码方法，将摄动光栅和相移光栅有机地整合到一幅光栅图像中。把CCD采集的复合光栅图像在频率域中处理即可得到所需的摄动光栅和相移光栅。复合光栅编码的高效性提高了测量的速度并且摄动光栅的应用实现了相

5、位测量的自动化。5、完成了对具有高反射性质的台阶、平面镜的三维形貌测量，测量精度能达到50μm。关键词：镜面反射物体三维形貌测量相位展开复合光栅ABSTRACTInopticalmeasuring,thesurfacestructuredlighttechnologyhaswideapplicationindiffuseobjectsbecauseoftheadvantageoflargerange,fastspeedandhighprecision,buttherelevanttechnologyisnotripe

6、forspecularobjects.Thereisnotevaluationstandardofspecularsurfacesnow,anditsmeasurementisbehindoftheindustrialneed.ThispaperadoptedthePhaseMeasurementDeflectometry(PMD)technologytomeasurethespecularsurface,whichusedLCDasthedisplayingdeviceandtheCCDastheimageacqu

7、isitiondevice.The3Dshapecanbegottedusingthephasemapofthemeasuredsurfaceandthereferencemirrors.Butonlythewrappedphasecanbeacquireddirectly,whiletheunwrappedphasewasneededinthePMDtechnology.Thispapermainlyresearchedhowtogetthecodedgratingefficientlyandhowtogetthe

8、unwrappedphaseaccuratelyandquicklywhenmeasuringthe3DshapeofthespecularobjectswithPMDtechnology.Thecontentofthepaperwereasfollowing:1.Amathematicalmeasurementmodelofmeasuring