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光学三维形貌测量及其软件雏形设计与实现

作　者: 田晓南
导　师: 钟丽云
学　校: 昆明理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光学三维形貌测量相移技术相位展开连续小波变换小波分析小波轮廓术三维重建 Visual C++ OPENGL
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 185次
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内容摘要

主要研究了光学三维传感中三种测量技术：傅立叶轮廓术(FTP)和相位测量轮廓术(PMP)，并对这两种方法的优缺点进行了分析；研究了目前最新的小波轮廓术，对其进行了详细的分析和推导，并把它与前面比较成熟的两种轮廓术进行了定性和定量比较。对这三种轮廓术都采用了模拟无噪声和实验采集的条纹图进行了计算和分析，并且给出了三维效果图。特别是傅立叶轮廓术，将其分成三种情况进行了详细的讨论，给出了这三种情况下计算误差分析表。这三种测量技术在得到包裹相位后，都需要关键也是最困难的一步：相位展开，也叫解相，或去包裹。在实际获得的包裹相位图中，一般都含有噪声，导致解包效果不理想。利用路径不连续的质量图导向法(Quality guided by following a noncontinuous path)对包裹相位进行去包裹，可以获得相当好的效果。利用MICROSOFT VISUAL C++ 6.0实现了集成傅立叶轮廓术和相位测量轮廓术，以及最新的小波轮廓术三种测量技术的软件雏形，这是本文最大的创新点。特别是在傅立叶轮廓术中提供了手动选择滤波区域的工具，这样提高了准确滤出基频的可能性和恢复包裹相位的准确性。在小波轮廓术中为了尽量降低噪声对脊点(Ridge Points)搜索产生的干扰，可以先采用单行一维连续小波变换查看感兴趣(有用信息)区域集中在哪一特定尺度区域，然后利用小波轮廓术在该特定尺度区域内搜索脊点，能有效提高效率和准确性。软件中集成了SLSM(Sequential line scanning method，线性扫描)、路径不连续质量图导向法(Quality guided by following a noncontinuous path)等解包算法。并且利用OPENGL三维图形引擎四边形逼近算法实现了FFT三维频谱图和三维物体的再现，并可以对指定区域进行放大缩小以及对整个物体旋转，打开任意的PHASE文件查看其三维图形效果。软件中提供了生成带或不带高斯噪声的模拟相位或模拟条纹图，还提供了一个扩展名为’.phase’的文件来存储包裹或去包裹相位。该软件既可以输入实验获得的条纹图或是包裹相位来分析物体形貌，也可以利用软件提供的模拟投影条纹或模拟相位图来测试解相算法的效果。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 光学三维形貌测量概念以及发展现状  9-12
  1.2 本文的主要工作内容  12-14
第二章傅立叶轮廓术  14-29
  2.1 傅立叶轮廓术的原理  14-18
  2.2 模拟和实验  18-29
第三章相位测量轮廓术  29-41
  3.1 相位测量轮廓术的原理  29-32
  3.2 物体的高度恢复  32-34
  3.3 模拟和实验  34-41
第四章小波轮廓术  41-58
  4.1 小波变换的基本概念  41-43
  4.2 小波轮廓术的原理  43-45
  4.3 模拟和实验  45-58
第五章软件的设计与开发  58-67
  5.1 软件总体设计的思想和架构  58-62
  5.2 连续小波变换的实现  62-64
  5.3 三维曲面显示的实现  64-67
第六章总结和展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
附录A  74

光学三维形貌测量及其软件雏形设计与实现

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