鏡面反射物體光學(xué)三維測量技術(shù)研究.pdf

1、光學(xué)三維測量技術(shù)以其高精度、高效率和非接觸的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)以及民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但是其技術(shù)主要是針對漫反射物體的測量。同漫反射物體的測量技術(shù)相比，鏡面物體光學(xué)三維測量技術(shù)的發(fā)展還不成熟、其技術(shù)研究已嚴(yán)重滯后于需求的快速增長。僅就國內(nèi)而言，目前尚未開展相關(guān)的研究工作。因此，本論文以鏡面物體光學(xué)三維測量技術(shù)為研究目標(biāo)，有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。論文主要內(nèi)容包括： 1.鏡面物體光學(xué)三維測量技術(shù)綜述本文首先在模型上分析了鏡面物

2、體和漫反射物體之間的差異，以及反射模型對鏡面物體光學(xué)測量的影響。在此基礎(chǔ)上，本文對現(xiàn)有鏡面物體光學(xué)三維測量技術(shù)的原理和技術(shù)特點(diǎn)做了概述，為本文的研究工作提供了基本的技術(shù)參照和研究策略。 2.“基于平板顯示器移動的鏡面物體三維測量新方法”的提出現(xiàn)有測量鏡面物體三維面形的條紋投射技術(shù)，一般需要獲取被測物面的梯度的信息，存在計(jì)算復(fù)雜性大的問題。為此，本文提出了一種新的測量方法：采取讓投射器件做特定方向的運(yùn)動，獲取不同投射位置下的多組相

3、位數(shù)據(jù)。由這些相位數(shù)據(jù)，通過對入射光的反向追蹤，直接測量被測物體的面形。根據(jù)該原理，本文對測量系統(tǒng)做了詳細(xì)的幾何分析，推導(dǎo)了被測點(diǎn)三維坐標(biāo)的計(jì)算公式，并通過數(shù)值模擬分析了該測量原理的各種誤差因素。 3.鏡面物體三維測量條紋圖像分析技術(shù)研究本文綜合分析了相位分析技術(shù)，尤其是包裹相位的去包裹問題。在此基礎(chǔ)上，采用變頻條紋投射與時(shí)域相位去包裹技術(shù)實(shí)現(xiàn)了絕對相位的求解，并能克服條紋圖像的嚴(yán)重多義性帶來的困難。由于三角測量方法固有的問題，

4、將造成條紋圖像中出現(xiàn)陰影、暗背景等情況，這類區(qū)域中的相位數(shù)據(jù)是無意義的，為了去除這類無效數(shù)據(jù)，本文采用了基于調(diào)制度自動分割技術(shù)，自動識別測量有效區(qū)域。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些技術(shù)為鏡面物體三維測量中的條紋圖像處理找到了很好的解決方案。 4.測量系統(tǒng)的構(gòu)建根據(jù)本文提出的測量原理，構(gòu)建了實(shí)際測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)選擇液晶顯示屏幕作為條紋投射設(shè)備；選擇CCD攝像機(jī)作為條紋圖像記錄設(shè)備；并利用導(dǎo)軌使得顯示屏幕做特定方向上的運(yùn)動，在不同位置投射條紋。利用