用于条纹投影轮廓术的空间准相移技术研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：用于条纹投影轮廓术的空间准相移技术研究SpatialQuasi-phase-shiftingTechniqueforFringeProjectionProfilometry作者姓名：马骁指导教师姓名及学位、职称：钟金钢博士、教授学科、专业名称：理学、光学学位类型：学术学位论文提交日期：2015年6月论文答辩日期：2015年6月答辩委员会主席：王天及研究员论文评阅人：王天及研究员李莹副教授学位授予单位和日期：2015年6月暨南大学硕士学位论文摘要条纹投影轮廓术在科研工程领域应用广泛。作为一种常见的光学测量技术，条纹投影轮廓术通过分析

2、待测物体表面的二维变形条纹，获取待测物体三维轮廓信息。条纹分析算法是条纹投影轮廓术实现的关键，从变形条纹图中完成位相信息的提取，都是依靠条纹分析算法来实现的。三步空间准相移算法是一种单帧位相解调算法，适用于动态位相分析。本文在已有的三步空间准相移算法的基础上，对原有算法进行了改进。改进后的三步空间准相移算法在计算每个像素点位相时，可以根据具体情况，灵活选择邻域范围，调节所使用像素点的个数，有利于噪声的隔离，避免误差的传播，从而提高动态条纹分析中位相解调的精度。为了避免三步算法中局域频率探测过程，进一步简化位相计算，提高动态位相解调精度，在改进的三步空间准相移技术的基础

3、上，提出了四步空间准相移算法。四步空间准相移算法仍然只需一帧条纹图，由于进行积分运算后采用四步算法求解位相，不需要使用其他技术探测局域频率，积分光强可以直接表示调制位相。因此这种算法可以独立完成位相解调，更适合在动态条纹投影轮廓术中使用。最后通过实验充分证明了，改进的三步空间准相移算法和四步空间准相移算法均具有较高的解调精度。并使用所提出的四步空间准相移算法，实现了动态位相解调。关键词：轮廓术；条纹分析；相移；位相解调I暨南大学硕士学位论文AbstractFringeprojectionprofilometryiswidelyemployedinscienceande

4、ngineering.Itisanopticalmeasuretechniquethatachievesthethree-dimensionalinformationextractionbytheanalysisofthetwo-dimensionaldeformedfringepatternonthesurfaceoftheobject.Thefringeanalysisalgorithmisthecoretechniqueofthismethod.Itisusedtodemodulatephasefromthedeformedfringepattern.Three

5、-stepspatialquasi-phase-shiftingalgorithmisabletodemodulatethephasefromasingleframeoffringepattern.Thealgorithmissuitablefordynamicfringeanalysis.Onthisbasis,animprovedthree-stepspatialquasi-phase-shiftingalgorithmispresentedinthispaper.Accordingtoactualsituation,thenumberofpixelsandthe

6、sizeofneighborhoodareabletobetunedarbitrarilytocalculatethephaseofeachpixel.Itisconducivetothenoiseisolation,theerror-propagationprevention,andaccuracyimprovementinphasedemodulationforfringeanalysis.Inordertoavoidcalculatingthelocalfrequencyandtoimprovetheaccuracy,afour-stepspatialquasi

7、-phase-shiftingalgorithmispresented.Itisbasedonthethree-stepalgorithmtosimplifytheformula.Itisacompactsingle-framealgorithmusingtheintegralfringeintensitiesdemodulatesthephasebutwithoutthelocalfrequencydetectionprocess.Becausethemodulatedphasecanberepresentedbytheintensities,it