傅里叶变换轮廓术应用问题研究

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1、四』I』大学硕士学位论文题日簦星、：±塞迭捡旦查廛旦豳垫i±盟窒作者型嫠堡一完成日期2QQ』生5旦!坐目培养单位婴!!j盘堂指导教师堕妻监耋筮专业堂研究方向篮!垒塞堂授予学位日期一2QQ5生旦旦口q川大学硕士学位论文摘要傅里叶变换轮廓术应用问题的研究光学专业研究生刘慧强指导教师陈文静摘要随着科学技术和工业生产的发展，人们对物体的三维信息的需求越来越大，新的光学计量方法不断涌现。其中基于条纹投影的傅里叶变换轮廓术(FourierTransformProfi[ometry，简称FTP)是具有单帧获取，全场分析和高分辨率等优点．成为光学三维传感的基本方法之一。尤其近些年来，随着

2、计算机硬件和软件的发展，以及图象获取设备分辨率的提高，傅立叶变换轮廓术倍受人们的关注，成为三维传感中最重要和最活跃的研究领域之一。本文研究了FTP的相关问题：(1)提出双频光栅FTP，并深入讨论了为消除频谱混叠，两个载频之间所必须满足的频率选择关系以及相位展开问题；(2)利用FTP的分析方法去分析相移测量系统的误差，为进一步提高其测量精度提供了一种途径。研究内容简述如下：1．基于条纹投影的FTP测量中，测量精度同投影光栅的等效波长有关，通常情况下，等效波长小，测量精度高，但是位相展开较困难。本文提出采用双频光栅投影的傅里叶变换轮廓术，实现从～帧条纹图中获取同一物体不同频率

3、的空间调制信息，从而得到两组截断相位。先展开低频截断相位，确定条纹级次n1，然后以低频相位为参考，根据双频光栅两个频率之间的关系，计算高频截断相位的级次n2，得到高频的展开相位。该方法兼顾了测量精度和相位展开则川大学硕L学位论史摘要———_-—，_-———_v——J--__—^---—__H-———__--，__-—⋯——_-———⋯_——●————～——__—-，—_●———’_—___-_’—一的问题，简啦实用，适合丁完成高度不连续或者表面孤立物体的三维面形测量。2．对梏位测量轮廓术(PIMP)测量系统存在的误差，削FTP分析方法进行分析。主要对PMP系统获取的标准的

4、N步相移条纹图进行傅立叶变换、频率滤波、逆傅立叶变换后得到相邻两帧条纹图问的相位差，再通过曲面拟台找出每次相移与标准相移之闭的较为精确的误差值，可以用束校正相移量，从而提高了PMP测量精度。关键词：光学三维面形测量：倦里圳变换轮廓术；双频光栅；相位展开：曲面拟合Ⅲt)ll大学硕士学位论文摘要TheapplicationresearchofFourierTransformProfilometryMajor：OpticsGraduate：LiuHuiqiangAdvisor：ChenWenjingAbstractWiththedevelopmentofscience&tech

5、nologyandapplicationneed，peoplehopestogetthe3-Dinformationofmoreandmoreobjects．Sotherehavebeenalotofnewmethodsofopticalmeasurementintherecentyears．TheFouriertransformationprofilometa'y(FTP)basedonfringeprojectionisafundamental3-Dsensingmethod，includingfollowingmerits：onlyfringeneeded，full

6、fieldanalysis，andhi曲precision．Especiallyintherecentyears，withthedevelopmentofcomputerhardwareandsoftwaretechniqueandhigh-resolutionimagegrabber,FTPhasbecomeoneofthemostimportantandpopularmethodsandtakemoreandmoreresearchers’attention．Inthispaper,WehaveresearchedtheFTP,firstWeproposeanimpr

7、ovedFTPbasedontwo—frequencygratingprojecting，whichareinvolvedintheproblemsofthephaseunwrappingandthe矗eq、蟛啦y∞kc矗ontos抵fythetv40carrierfrequenciesnofrequencyaliasing．Inaddition，weuseFTPanalysismethodtoresearchthephase-shifterrorsinthephase—shiftdevice，whichisanewwayto