基于横向剪切的四向最小二乘相位解包裹算法

为了解决相位变换过快导 致相位离散梯度不连 续及解包裹中欠采样的出现,本文将横向剪切干涉技术引入到四向最小二乘相位解包裹算法 中。通过对包裹相位 建立二维复光场,对复光场进行剪切,一方面可以排除相位截断的干扰,另一方面剪切的引 入可以提高算法对严 重包裹相位的处理能力。实验结果表明,本文算对恢复相位信息有较好的 效果,同时具有四向 最小二乘的抑制误差传递的优点,且适合于对部分区域变化过大的相位进行解包裹。     

基于锁相循环投影的三维曲面光学检测

由一组规则栅线投影到物体表面的变化光栅,采用锁相循环解调算法解调出含有物体表面高度信息的相位。该技术的最大优势是不需传统的相位去包裹,利用该算法对二维栅线图扫描确定相位,给出了一个典型试件的实验结果和分析。     

基于径向剪切原理的相位解包裹算法

为了得到所需的相位信息,必须克服噪声、条纹断裂及欠采样等各类不利因素的影响,针对该问题,在处理严重欠采样问题时采用了径向剪切的原理,由包裹相位构建出初始的光场,并对该光场进行多次数字缩放,计算它们之间的相位差,将一个困难的问题分解为多个较为简单的问题进行处理,从而得到需要的解包裹相位.在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,模拟计算和实验都表明了该方法的可行性.结果表明,该方法能较好地处理严重欠采样问题,相比传统的解包裹算法适用性更广.     

基于剪切干涉的单幅干涉条纹相位恢复算法

单幅干涉条纹相位恢复算法中通过两次希尔伯特变换获得正弦分量和余弦分量,然后求出水平方向和垂直方向的相位斜率,再采用积分的方法对相位进行恢复,即可得到全场相位分布。然而,相位变化过快时得到的相位斜率不连续,此时就不能直接采用该方法进行相位恢复。针对这一弊端,将剪切干涉计量原理引入到相位恢复算法中,对包裹相位建立二维复光场,获得连续相位斜率的离散偏导,提出用三次积分法即可恢复原始相位。实验验证该方法不仅能够有效地解决相位变换过快和相位截断的影响,而且能较精确地恢复原始相位。     

剪切量选择对剪切干涉降噪的影响

在全息干涉计量法获得的干涉光场相位中不同程度地存在散斑噪声,为顺利完成相位解包裹,降噪处理是必要的。通过剪切将噪声从光场中分离出来是一种有效方法,但剪切量的选择对去噪的影响还需要研究。通过理论分析、模拟计算和实验验证发现:剪切量会影响理想剪切光场相位与含噪声剪切光场相位之间的线性相关性,继而改变降噪难度;选取合适的剪切量可以使该线性相关系数达到最大,从而获得最佳的降噪效果。     

基于最小二乘相位解包裹改进算法的研究

已有的相位解包裹算法都只是对真实相位进行求取而忽略了相位包裹数k值存在的意义。基于最小二乘解包裹算法提出对k值直接求取的算法,从而对解包裹更能准确地求出真实相位。在此基础上,提出新的解包裹方法,不仅提高了解包裹的精度,而且减少了解包裹的时间,加快了运行速度,并通过程序验证了该算法的可行性。为高精度、大计算量的解包裹提供了新的参考方法。     

Ronchi剪切干涉光刻投影物镜波像差检测技术研究

Ronchi剪切干涉采用扩展光源调制光场空间相干性,具有干涉仪结构简单、共光路、零条纹检测等优点,适合用于光刻机投影物镜波像差原位检测。基于Ronchi剪切干涉的投影物镜波像差检测技术及系统,根据光栅衍射和空间相干性理论推导了Ronchi剪切干涉场的表达式。针对Ronchi剪切干涉仪多级衍射光寄生干涉对相位提取精度的影响,提出了一种十步相移算法,有效地消除±9级以内多级衍射的影响,理论上相位提取误差峰谷(PV)值为0.0046λ,均方根(RMS)值为0.0019λ,实验数据验证了理论推导的正确性和相位提取算法的有效性。     

相位解包裹中欠采样问题的实验研究

为了解决相位解包裹时由于相位变化快而出现的欠采样问题,采用剪切干涉的原理建立光场,利用加权离散余弦变换算法求解泊松方程的方法,实现了对横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进。在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,并通过实验研究验证了改进后算法的可行性。结果表明,改进后的算法能够有效地避免由相位变化过快带来的欠采样问题。     

基于k值取整的二向剪切相位解包裹算法的研究

针对已有的解包裹算法依旧不能对存在严重欠采样 和较强噪声的包裹相位进行精确解包裹,为了处理受 到噪声污染、严重欠采样的包裹相位图,本文提出了一种基于k值取整二向 剪切的新型相位解包裹算法。 将横向剪切干涉技术和迭代算法进行了改进,得到的新算法,一方面提高了对严重欠采样 包裹相位的处 理能力;另一方面加快了迭代的收敛速度,其所需时间和离散余弦变换(DC T)法接近。在新算法中,引入k值取 整,可以更加精确求解出真实相位,从而提高了新算法的抗噪性能。通过与改进的最小二乘 (LBS)算法进行对比, 新算法的性能优于其它算法。实验结果表明,本文提出的新算法,不仅可以处理严重欠采样 的包裹相位图,还具有很强的抗噪性。     

横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进

对存在欠采样的包裹相位进行解包裹一直是一个难点,尽管横向剪切最小二乘相位解包裹算法有不错的抗欠采样能力,但当存在严重欠采样时,该算法还是不能得到令人满意的结果。针对这个问题作了分析,并通过引入二次剪切的方法改进了横向剪切最小二乘相位解包裹算法,通过模拟计算和实验验证,证明改进后的算法是正确和有效的,该算法可以保证当包裹相位二阶离散导数的绝对值不大于π时能得到正确的解包裹结果。     

2—D Fourier Transform Method for Optical Measurement of 3—D Surface

A emthod of 2-D Fourier transform used in 3-D surface profilometry is proposed,analyzed and compared with 1-D Fourier transform method in theory and practical measuring result.It was proved that the 2-D Fourier transform method has more advantages over 1-D Fourier transform methodd in biggest crook-rate limits,accuracy and sensitivity of measuring.Styudy on measuring object surface details with large crook-rate changing accurately used new higher-power index low-pass filter of spatial frequency domain.A new method of automatic produced reference grating image and error-correcting is proposed.One undeform row of deform grating image is used to extend a complete reference grating image,and some error-correcting method is used to process the result to get accurate surface shape and the deflection of reference surface normal line deviated from the axle of camera.By this new method,one deform rectangle grating image is only used to get the 3-D shape accurately.     

一种虚条纹相移算法在结构光三维测量中的应用

相移法测量三维轮廓具有原理简单、计算速度快等优点。然而此法至少需要采集3幅以上干涉图像,且在实际操作中由于很难产生绝对的相移量而给测量带来误差。应用虚条纹相移算法只需要采集一幅图像便可恢复出物体的三维轮廓,其基本手段是先获得原始图像的基频值f0,根据此频率通过计算机生成具有π/2相位差的两虚条纹图像cos(2πf0x)和sin(2πf0x)。然后分别与原始图像进行混叠,将混叠后得到的图像进行低通滤波,再结合相移算法恢复出原始物体的三维轮廓。此法既保持了相移法本身的优点又解决了其需要采集多幅图像以及无法实现绝对相移的问题。另外低通滤波本身的去噪特性给在非陡变物体测量中高频噪声的去除带来方便。     

DMD芯片在光栅投影三维轮廓测量技术中的应用

光栅投影成像法经常用于物体的非接触形状测量和形变测量。通过莫尔相移法,可以实时获得物体表面的等高轮廓线。但是在测量高速运动物体三维轮廓图像时误差较大,因为相移法需要拍摄几张经过相移后的变形光栅。在加入了DMD芯片后,可以在CCD的一帧图像时间内完成所有的相移后变形光栅的图像拍摄,有效地降低了高速运动物体三维轮廓成像的误差。     

JPEG2000对PMP图像压缩效果的定量研究

探讨了新一代静态图像压缩标准JPEG2000在三维面形测量中的应用.针对三维面形测量中的相位测量轮廓术,在减少图像存储空间,同时又不明显降低图像应用质量的前提下,采用了JPEG2000有损压缩技术对光栅投影图进行压缩.对相移法中得到的变形光栅图进行不同压缩比的压缩,比较了压缩后重构图像展开的相位与未经压缩的原图展开的相位之间的误差.通过定量计算压缩前后相位函数间的最大误差和均方根误差,分析了在相同压缩比的条件下,三维面形复杂程度与三维重建误差的关系.文中还比较了不同相移次数的光栅投影图的压缩对相位误差的影响.本文的研究结果对在相位测量轮廓术中合理的选择JPEG2000图像压缩比具有参考价值.     

条纹投影动态3维测量中相位高精度估计

为了提高条纹投影动态3-D形貌测量精度, 采用加窗傅里叶分析辅助相移的方法来减小运动导致的相移误差。首先采用加窗傅里叶分析法估计变形条纹间的实际相移量, 然后采用最小二乘法估计出变形条纹的高精度相位分布, 最后由估计的相位计算得到场景3维形貌。理论分析了物体运动对相移量的影响, 通过仿真研究了所提方法的相移量估计精度, 并搭建了实验系统进行验证。结果表明, 实验中采用所提方法的相位恢复精度达到0.1673rad, 比现有方法有明显提高。该方法用来提高条纹投影动态3-D形貌测量中相位精度是有效的。     

基于FTP的三维轮廓测量方法及实验

为了快速、高精确度地得到物体的三维轮廓信息,在此利用傅里叶变换轮廓术,将被测物体置于光栅投影下,采集变形光栅图像,根据被测物体表面的高度与相位差之间的映射关系,通过在计算机中与参考光栅原像的比较分析,以获得被测物体的三维轮廓信息。实验中搭建了由LCD投影仪、CCD摄像机、图像采集卡和光学导轨等组成的光栅投影测量系统的硬件平台,提出了用1台计算机同时控制投影和采集处理光栅图像,根据映射关系在多次实验中不断修改优化测量参数,做到既不影响视场范围,又保证较高的测量精度,并给出了由计算机重建后较好的三维轮廓图像精度及其实验的测量误差分析。     

采用交织抽样方法消除Fourier变换轮廓术中频谱混叠

采用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换轮廓术进行３Ｄ面形测量时,被测物体的高度变化爱到测量范围的限制。当高度变化超过ＦＴＰ的测量范围时,由于阴影和频谱混叠,无法实现正确的三维重建。在正交光轴测量系统中避免阴影格频谱混叠,我们采用减少成象光轴和投影光轴之间的夹角的方法避免阴影,由于成象光轴和投影光轴之间夹角越小,测量精度越低,为了保证ＦＴＰ的测量精度,增加摄影至被测物体上的条纹数。当ＣＣＤ的分辨率没有提高时,一个条     

2维载频条纹傅里叶变换轮廓术

为了在3维形貌测量中解决非连续物体所存在的非连续相位解包问题并提高测量精度,提出采用2维网格光栅作为空间载频条纹的傅里叶变换轮廓术。首先应用2维傅里叶变换对2维光栅条纹图像进行频谱分析;然后设计带通滤波器分离出两个1维变形光栅条纹,在1幅变形网格光栅条纹得到两个1维光栅各自所对应的包裹相位分布;最后应用查表法进行解包得到确定的调制相位分布,给出了详细的理论推导和实验结果。结果表明,采用2维网格光栅+查表相位解包法很好地解决了1维单一频率光栅条纹的低测量精度、1维双频光栅的频率混叠以及3维测量中高度不连续所存在相位解包问题,该方法是可行的。     

相移量校准提高正交复合光三维测量的精度

由于滤波过程的影响,从复合半纹像中解调出的各帧变形条纹间的相移量发生了改变,采用传统正交复合i维测量方法中的相位算法进行解相会导致较大的相位误差,提出一种对条纹间相移量进行校准以提高正交复合光三维测量精确度的标定方法.首先从参考平面的复合光栅像中解调获得各帧相移正弦条纹,通过频域滤波的方法获取条纹的基频分量,计算出各帧...