Moire等高技术在物体三维测量中的应用研究

摘要

Moire 条纹技术作为一种物体三维形貌的测量手段在科学分析、工业控制、生物工程、生物医学以及材料学等各个领域都有广泛的用途，它具有无接触、非破坏性、测速快、精度高等特点。图像处理技术的发展有效的提高了Moire 条纹法测量的性能，使系统具有更高精度的测量能力。最近些年，在一些发达国家已经成熟的将Moire 条纹技术应用到许多军民工程领域,而国内发展缓慢，研究开发相关的实用技术是十分必要的。 本文首先对应用于测量物体形貌的几种Moire 条纹法进行理论探讨，然后选择等高Moire 法进行实验研究，论文最后提出一种对光路稍作改进的Moire 拓扑测量方法。光载波条纹法处理机理简单，但对光源及其它实验器件的精度要求很高，光路方位设计比较苛刻，相位解调容易产生较大误差。比较而言，Moire 等高法更容易实现。论文后面改进的Moire 拓扑法结合了二者的长处。 对光路实验得到的等高Moire 条纹图像，进行预处理、二值化、图像细化及灰度插值重建等一系列处理，最终模拟出物体三维图像。其中图像预处理包括直方图均衡化、中值滤波、局部增强、同态滤波增强等工序；图像细化采用的是在反复实践的基础上得出的模板卷积法，细化之前需图像分割和数学形态学腐蚀；图像重建所采用的是根据本次细化条纹的特点提出的一种新型灰度插值重建法，它将杠杆法作用于图像扫描，首先进行等高线各象素点高度赋值，然后用杠杆法插值重建。本文提出的同态滤波、模板细化及三维重建方法在实验中得到了有效的验证。图像处理软件使用MATLAB 进行编制。