傅里叶变换轮廓术中新的相位和高度算法分析

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1、万方数据第27卷第2期2007年2月光学学报ACTAOPTICASINICAV01．27，No．2February，2007文章编号：0253—2239(2007)02—0225—5傅里叶变换轮廓术中新的相位及高度算法分析*毛先富陈文静苏显渝边心田(四川大学光电科学技术系，成都6100641)摘要：在传统傅里叶变换轮廓术三维面型测量中，为了准确得到被测物体的高度分布，必需保证投影仪出射光瞳和摄像机入射光瞳的连线与参考面平行并且在同一水平面，否则存在较大的误差。着眼于更普通的情况，讨论双瞳连线与参考面成某一夹角时的高度计算，推导出了非平行时的参考面光场及物

2、面变形条纹光场的表达式，并给出了高度映射公式。因而，传统的傅里叶变换轮廓术测量成为角度a一0时的特例。该方法使傅里叶变换轮廓术的测量条件得到了放宽；易于通过移动投影装置或成像装置获取全场条纹；并为在难以实现双瞳与参考面平行的特殊环境下的测量提供了可行的方法。计算机模拟及实验均证实了该方法的有效性。关键词：傅里叶变换轮廓术；相位计算；相位高度映射；条纹处理；误差分析中图分类号：0438文献标识码：AAnalysisofNewPhaseandHeightAlgorithminFourierTransformProfilometryMaoXianfuChenW

3、enjingSuXianyuBianXintian(DepartmentofOptoelectronics，SichuanUniversity，Chengdu610064)Abstract：InordertoobtainacorrectheightdistributionofameasuredobjectusingtheconventionalFouriertransformprofilometry(FTP)，theconnectinglinebetweentheexitpupiloftheprojectingsystemandentrancepupil

4、oftheimagingdevicemustparalleltothereferenceplaneandinthesamehorizontal．0therwise。severeerrorwillbeintroduced．WeproposeanewheightcalculationmethodinFouriertransformprofilometryforthecaseofnonparallel，deducetheexpressionofthereferencefringeanddeformedfringe，andthenobtainthephase—h

5、eightmappingformula．Asaresult，wefindthattheconventionalFouriertransformprofilometrymethod，inwhichtheprojectorandCCDcameraareatthesameheight．isaspecialexampleofourmethod．ThenewmethodimprovedtheflexibilityinFouriertransformprofilometry．Itiseasiertoobtainthefull—fieldfringesthroughm

6、ovingeithertheprojectororthecamera．Thereforetheheightdistributioninthecasethattheprojectorandcameraarenotatthesameheight．Bothcomputersimulationsandexperimentshaveprovedourmethods．Keywords：Fouriertransformprofilometry(FTP)；phasecalculation；phase—heightmapping；fringesanalysis；error

7、analysis1引言傅里叶变换轮廓术(FTP)具有单帧获取，全场分析和高分辨力等优点，一直受到人们的广泛关注，并得到深人研究[1~9]。在传统的傅里叶变换轮廓术三维面型测量系统中，从相位分布到高度分布的计算公式[73是根据投影仪出射光瞳和摄像机入射光瞳的连线与参考面平行并且在同一水平面，求解相似三角形得到的解析式。这种限制使得对双瞳的连线与参考面平行的准确性要求较高，并且也使实验条件要求相对较严格，即只有双瞳连线在一条与参考面平行的线上，测量才准确。这就限制了测量仪器摆放的灵活性，并且如何判定是否达到平行也是一个困难的问题。本文在传统的高度恢复的基础上

8、，讨论了双瞳与参考面成一定角度时的相位及高度的*国家自然科学基金(6052700