三维远心测量中的s变换技术

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1、分类号TP274学校代码10590UDC620密级公开深圳大学硕士学位论文三维远心测量中的S变换技术学位申请人姓名颜思晨专业名称光学工程学院（系、所）光电工程学院指导教师姓名田劲东教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文三维远心测量中的S变换技术是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者

2、签名：日期：年月日摘要随着工业的发展，以及生产和缺陷检测均趋于精细化和智能化，需要研究一种动态、精度高、针对微型物体的三维远心测量方法。而在众多三维测量方法中，由于光学测量方法只需主动照明被测物体，并采集受物体三维形貌调制的光线信号就可以恢复出物体的3D轮廓，这类型的方法原理简单、测量便利、成本低廉且与被测物体的非接触性而不会损伤物体表层。其中基于投影正弦条纹结构光的测量法，利用相位和三角法获取被测物体的高度，是如今应用最为广泛的技术。这些相位检测方法中的傅里叶轮廓术可通过滤波而分离出含物体高度信息的基频从而重建相位。然

3、而一旦物体高度变化率较大，或者采集图片的噪声与非线性较大，将会出现频谱混叠从而出现严重的解相错误。在傅里叶轮廓术基础上由R.G.Stockwell等人提出的S变换，能够有效避免频谱混叠的现象，因此本文主要是研究远心测量中的S变换技术。主要研究内容如下：1.在深入理解S变换理论的基础上，讨论了基于S变换的两种条纹图解相方法，并分析了这两种解相方法中影响解相精度的关键因素。基于此，针对广义S变换矩阵在有干扰时的时频分布特性，设计了一种新的非对称窗口滤波器用于广义S变换滤波解相。仿真实验结果表明这种滤波器能很好地抑制噪声与系统

4、非线性，大幅提高了广义S变换滤波解相的精度。2.在上述解得的单幅条纹包裹相位图的基础上，研究了单幅相位图去包裹的方法及相位展开中误差传递的原因。基于此，改进了传统逐行逐列相位展开法，提出了利用S变换“脊”来作为相位展开的路径引导因子，并结合质量图与枝切来进行相位去包裹。这不仅有效抑制了相位展开中的误差传递还提高了相位展开的速度。3.本文基于实验室所搭建的远心三维成像系统，推导了远心三维成像系统中相位与高度之间的线性映射关系以及远心成像的缩放正交投影模型，从而利用广义S变换滤波解相的结果和系统参数实现被测物体X、Y、Z方向

5、的重建。最后，本文利用高精度陶瓷标定靶和电控平移台对系统进行了标定，并基于所提出的广义S变换解相方法对实际物体进行了三维成像。实验结果表明了本文所提出方法的正确性和有效性。I关键词：远心三维测量；条纹分析；相位检测；S变换IIAbstractWiththedevelopmentofindustries,manufacturesanddefectinspectioncomingintorefinementandintelligence,thereisaneedtostudyadynamicandhighlypreciset

6、hree-dimensionaltelecentricmeasurementmethod,whichisaimedatmeasuringmicro-components.Inlotsofmeasurementmethods,becauseopticalmeasurementonlyneedtoactivelyilluminatetheobjecttobetested,andcapturethelightsignalthatmodulatedbytheobject,thentheobject’s3Dshapecanbega

7、ined.Thesekindsofopticalmeasurementhavemanycharacteristicssuchassimpleprinciple,convenientmeasuringaccess,lowcostandnon-contacting.Andtheopticalmeasurementsbasedonprojectingsinusoidalfringepatterns,thatarewidelyusednowadays,cangettheobject’sdepthtakingadvantageof

8、thephaseandtrianglemethod.Inallofthesephasedefectingmethods,Fourierprofirometrycanseparatethebasespectrumwhichincludesinformationaboutobject’sdepththroughfilte