傅里叶变换轮廓测量术测量物体三维形貌

摘要

本文研究了一种测量物体表面三维形貌的技术-傅立叶变换轮廓测量术。傅里叶变换轮廓测量技术只需要一幅干涉图即可对整个范围进行分析。其测量系统简约,分辨率高,处理数据快,计算精度高非常适合于计算机处理,这一技术非接触测量的优势,使其得到了广泛应用。针对表面形状变化大的物体,我们进行了以下研究工作:
　　 1.利用计算机制图软件绘制了没有噪声干扰的投影条纹,与光学投影条纹的方法相比这一技术可以大大提高测量精度；
　　 2.建立了傅立叶变换轮廓测量术的实验装置。实验中将高度突变明显的圆锥体作为待测物体。令投影仪保持一定的角度将投影条纹投射到待测物体上,将数码照相机竖直向下拍摄,使投影仪光轴中心和照相机光轴中心平行。精确确定系统参量,设定投影机光轴和照相机光轴之间夹角。
　　 3.利用MATLAB编制了采集条纹图像的程序,读取了数码相机中拍摄的条纹信息,以便进行数字傅里叶变换处理。
　　 4.利用MATLAB编制了傅里叶变换轮廓测量计算程序。利用数字低通滤波器去除条纹图像中的噪声,对图像进行傅里叶变换得到图像频谱,通过数字滤波器保留一级频谱,并移到频谱面的原点,再对这个频谱进行傅里叶逆变换得到空间位相分布图,这个位相图是一个包裹的位相图。利用位相展开算法将这个包裹的位相图展开成连续的位相图,最后将这个位相图携带的位相信息转换为物体的高度信息,从而实现物体的三维轮廓测量。
　　 通过以上研究工作,将傅里叶变换轮廓测量术的应用范围从表面平滑,形变量小的物体拓展到了表面粗糙而且形变量大的物体,使这种高效快捷精确的物体三维形貌测量技术更有实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

2 三维物体形貌测量

2.1.干涉测量法

2.2.激光测量法

2.3.结构光方法

2.4.照相技术方法

2.5.明暗重构方法

3 傅里叶变换轮廓测量术原理

3.1 傅里叶变换原理

3.1.1 傅里叶变换定义及条件

3.1.2 二维离散傅里叶变换

3.1.3.快速傅里叶变换

3.2.傅里叶变换轮廓测量术原理

3.3 整体位相展开算法

4 实验过程和实验结果

4.1 采集图像

4.2 处理图像

4.3 结果分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢