三维测量系统中相位求解精度问题研究

《三维测量系统中相位求解精度问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶韵大·嘤硕士学位论文万方数据三维测量系统中相位求解精度问题研究本论文获国家白然科学基金(51175081)和青年科学基金(61107001)的资助。万方数据RESEARCHONPHASERETⅪEVEACCURACYINOPTICAL3DSHAPEMEASU哂匝MENTSYSTEMIIIIIIUIIIIIIlUIIlY2707583AThesisSubmiRedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLiuJianSupervisedb

2、yProf．DAFei—pengSchoolofAutomationSoutheastUniversityFebruary2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所早交的学位论文是我个人在导师指导F进行的研究：【：作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南人学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同jI=作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：童立尘童日期：?b?t口；。2锣东

3、南大学学位论文使用授权声明东南人学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件雨1电子文档，可以采J{3影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南人学研究生院办理。研究生签名：室i尘童导师签名期：丝!翌：竖：)1万方数据摘要主动三维光学自动测量技术以现代光学为基础，融合了计算机图像学、信号处理等学科为一

4、体，具有非接触、高精度等特点，被广泛应用于工业检测、生物医学、逆向工程等领域，具有良好的应用价值和发展前景。主动三维光学自动测量技术使用投影仪向被测物体表面投影光栅条纹图像，然后用CCD相机采集变形的光栅图像，再利用计算机进行处理从而获得变形光栅图像的相位分布图，最终得到被测物体的三维重构形貌。单条纹三维测量技术只需要一幅被测物体的变形条纹图，通过提取和恢复其中的有用信息即可实现获取物体的三维信息。常用的方法有：傅里叶变换轮廓术、小波变换轮廓术等。本文针对小波变换法求解相位的方法中～些影响求解精度的因素进行了研究，并提出了两

5、种新的相位求解算法。1．提出了改进的基于小波脊三维测量法。小波变换具有良好的时频特性，可以用来处理局部信号。利用小波变换多分辨率分析的特点，可以用来对局部信号进行细节分析。首先根据小波变换脊求取时的误差关系，建立小波脊的求取误差与相位二阶导(矿(6))之间的关系式，然后去除此影响并获取精确的相对相位图。整个过程仅需投射单幅光栅图像。该方法在保证测量过程快速性的基础上，改善了小波变换三维测量法的测量精度，实时性较好。2．提出了基于小波变换的改进窗口傅里叶变换三维测量法。主要针对在相位剧烈跳变区域利用脊频率思想求取自适应窗口大小

6、会出现较大误差的问题。所提方法首先推导了小波变换脊的求取误差与相位二阶导(缈。(6))以及更高阶导数之间的关系式；然后建立模型计算出妒’(6)及高阶导数对小波变换脊频率求取的精度影响，并求得去除此影响后更为准确的瞬时频率；最后将精确瞬时频率倒数作为经典窗口傅里叶变换(WFT)的窗口大小，解出高精度的相对相位分布图。相对于改进前的基于小波变换的窗口傅里叶三维测量法，此法在跳变剧烈区域解出的相位精度更高，稳定性更好。将本文两种方法应用于实际测量，实验结果表明本文方法解相位较传统基于小波变换脊的窗口傅里叶变换精度较高，效果较好。关

7、键词：光栅投影；三维测量；傅里叶光学；小波变换；窗口傅里叶变换万方数据AbstractOpticalthree-dimensional(3D)measurementisbasedonthetheoryofmodernopticsanddevelopscombingwiththetechniqueofdigitalimageprocessing，signalprocessing，etc．Duetotheadvantagesofnon-contact,hilghprecisionandetc．，thiskindofmeasure

8、menttechniqueiswidelyusedinindustrialtest,biologicalmedicine，reverseengineeringandotherfields．Thistechniqueusestheprojectortoprojectfringeimageto