基于傅里叶变换轮廓术的小型物面三维传感研究

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1、摘要光学轮廓测量技术具有非接触、高精度和高效率的特点，在机器视觉、实物仿形、工业自动检测、产品外观质量检查、生物及医学检测等领域中具有重要意义。在现代工业生产中，物体的外观检验和零件表面轮廓的快速精密测量正变得越来越重要。尤其在一些尺寸不容易进行人工测量时或者要求对一些小尺寸进行全检时，面形检测技术作为一种有效的自动检测方法被越来越广泛应用。近些年来，随着计算机硬件和软件的发展，以及图像获取设备分辨率的提高，傅里叶变换轮廓术以其具有单帧获取，全场分析和高分辨率等优点，成为三维传感中最重要和最活跃的研究领域之一。本文分析了傅里叶变换轮廓术的数学模型，阐述了高度与相位之间的转换关系。在应用

2、傅里叶变换轮廓术测量物体小型三维面形时，当被测物体形状复杂或是被噪声严重污染，导致频谱分布展宽，发生混叠现象，基频提耿困难。无法准确恢复物体的三维面形。本文验证了传统n相移技术提高测量范围的方法。并针对傅里叶变换方法受被测物体梯度的限制，采用小波变换的方法对变形条纹图进行二维多尺度分解，重构被测物的背景图像，将被测物体与背景分离，易于基频信息的提取，降低了对滤波器的要求。实验证实该方法较好的防止了频谱的混叠问题，提高了测量范围与解相精度。．系统采用了数字条纹投影技术，具有非接触、全场、精度较高及快速测量等优点。在传统测量系统中，条纹图通常都是通过物理光栅得到。本系统采用计算机产生高亮度

3、与高对比度的标准正弦投影条纹，光栅周期、对比度也可以方便控制，可根据不同尺寸的小物体面形确定最优的投影条纹，使得系统适应性强，操作简单，从而提高系统的分辨率与测量精度。实验结果说明采用该方法进行小物体三维轮廓测量能够获得比较满意的结果。最后本文对图像预处理与实验系统的误差进行了分析，为进一步工程研究打下坚实的基础。关键词：傅里叶变换轮廓术；数字光学投影：相对变形条纹；小波变换；nAbstractABSTRACTTheo面calthree-dimensionprofilometrymeasurementtechnologyismoreandmo陀importantinthedomaino

4、fmachinevision,industrialinspection，qualitycontrollingandmedicalscience，etcwithmanyadvantagessuchas：non-contactmeasure，llighaccuracyandsensitivity,automation．Appearanceinspectionandaccessoryprofilometryprecisemeasurementismoreandmoleimportantinindustrialproduction,shapemeasureTflentasausefulauto

5、maticaltechnologyisusedwidely,especiallyonoccasionalthatsame．objectishardtomeasureorsmallo毯cctmeasurenlgllt．Themathemafi．calmodelofFrPphasemcasuremcntmethodisanalyzed．Therelationshipbetweenthephaseandtheheightisresearched．WhenthemeasuredsmallobjectshapeiscomplexOrpollutedbynoise，frequencyspectru

6、mdistributionismixed,CaUSeSunableaccuratelytorestorethethreedimensionalshape．Fouriertransformprofilometrybasedontwo-dimensionalwavelettransformsofimageprocessingisusedandongpieceofdeformedstripimageisneeded，thebackgroundimageiscreatedbycarryonthetwoMimensionalwavelettransform．Thespectrumofbackgr

7、oundcomponentindeformedstripimageisbasicallyremovedandtheusefulSpectrumisleavedeasily．Withthisalgorithm,thedesigndemandforfilterislow,frequencyspectrummixispreventedandsurveyscopeisimproved．Thesystemadoptsdigitalfringeprojec