多頻率投影條紋測(cè)量相位展開(kāi)技術(shù)研究.pdf

1、基于數(shù)字條紋投影的形貌測(cè)量是目前最有潛力的非接觸式光學(xué)測(cè)量技術(shù)之一。由于該技術(shù)具有設(shè)備要求簡(jiǎn)單、易于控制和實(shí)現(xiàn)、測(cè)量精度較高的特點(diǎn),在機(jī)械制造、工業(yè)檢測(cè)、模式識(shí)別、人工智能、數(shù)字媒體、文物保護(hù)、安保檢測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　數(shù)字條紋投影形貌測(cè)量中一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟就是從相位圖中正確地獲取絕對(duì)相位,這個(gè)步驟稱(chēng)為相位展開(kāi)。在眾多相位展開(kāi)方法中,基于多頻率投影條紋的時(shí)間相位展開(kāi)方法因?yàn)槠溆?jì)算簡(jiǎn)單快速、計(jì)算結(jié)果不依賴(lài)相鄰像素點(diǎn)信

2、息以及相位展開(kāi)路徑等顯著優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注。本論文對(duì)基于多頻率投影條紋的時(shí)間相位展開(kāi)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析和研究,給出一類(lèi)新的時(shí)間相位展開(kāi)方法。
　　論文首先對(duì)數(shù)字投影條紋相位展開(kāi)技術(shù)的應(yīng)用背景、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,并分析了投影條紋技術(shù)中現(xiàn)有的空間相位展開(kāi)技術(shù)中存在的問(wèn)題,指出了基于多頻率投影條紋進(jìn)行時(shí)間相位展開(kāi)技術(shù)研究的價(jià)值。在分析現(xiàn)有時(shí)間相位展開(kāi)技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,從以下幾個(gè)方面開(kāi)展了研究工作:
　　第一,給出了更準(zhǔn)確的

3、單頻率投影條紋測(cè)量范圍,在此基礎(chǔ)上還給出了多頻率投影條紋測(cè)量的范圍。通過(guò)單頻率條紋方法與多頻率條紋方法的對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn):單頻率投影條紋方法的測(cè)量范圍要小于多頻率投影條紋方法的測(cè)量范圍,從而表明了研究多頻率投影條紋方法時(shí)間相位展開(kāi)技術(shù)的必要性。
　　第二,針對(duì)現(xiàn)有兩頻率投影條紋時(shí)間相位展開(kāi)方法中存在的問(wèn)題,提出了一種新的基于頻率選擇的兩頻率條紋時(shí)間相位展開(kāi)方法。該新方法克服了現(xiàn)有方法必須使用低頻率投影條紋作為時(shí)間相位展開(kāi)參考的缺點(diǎn),

4、使得直接采用兩個(gè)高頻率投影條紋進(jìn)行相位展開(kāi)成為可能,從而提高了時(shí)間相位展開(kāi)方法恢復(fù)的絕對(duì)相位的準(zhǔn)確性。
　　第三,對(duì)以上新的兩頻率投影條紋時(shí)間相位展開(kāi)方法進(jìn)行了深入分析,給出了該方法中兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的結(jié)論:如果需要唯一正確地恢復(fù)絕對(duì)相位,必須保證所選擇的兩個(gè)歸一化頻率互質(zhì);在頻率選擇規(guī)律的基礎(chǔ)上,也得到了該方法可容忍的最大相位噪聲范圍,指出兩個(gè)頻率條紋相位圖的相位噪聲在此容忍范圍之內(nèi)時(shí),絕對(duì)相位將能得到正確恢復(fù)。
　　第四,基

5、于對(duì)兩頻率方法最大可容忍相位噪聲范圍的分析,提出了通過(guò)選擇三頻率投影條紋進(jìn)行時(shí)間相位展開(kāi)的方法。在提出該三頻率方法后也給出了選擇三頻率條紋的規(guī)則,即應(yīng)該保證三個(gè)歸一化頻率條紋沒(méi)有大于1的公因子。同時(shí),在三頻率中,如果每?jī)蓚€(gè)頻率之間存在大于1的公因子將可以顯著擴(kuò)大最大相位噪聲的可容忍范圍,從而大大提高了多頻率投影條紋相位展開(kāi)技術(shù)的可靠性,為日后多頻率方法的實(shí)際應(yīng)用提供了一定基礎(chǔ)。
　　第五,針對(duì)三頻率方法所需要獲取條紋圖像較多的問(wèn)題