PMP中相移算法与误差分析研究
【摘要】：
相位测量轮廓术(PMP)是一种基于条纹投影和位相测量的光学三维面形测量技术，由于其具有非接触、全场性、速度快、高精度、自动化程度高等特点，这种技术已在工业检测、机器视觉、逆向工程等领域获得广泛应用。
在实际应用中PMP测量精度受到相移的准确性、投影光场的正弦性、探测器响应的非线性、相移算法选择的合理性、数码相机调焦误差等因素的影响。本文对PMP中的相移算法和位相误差进行了系统的分析和研究；对近年来PMP系统中采用的数字光投影器和数码相机，从位相误差的角度进行了研究；得出了一些有益的结论。本文研究的主要内容和结果如下：
1．对探测器非线性响应引入的位相测量误差进行了理论分析和数值模拟，比较了标准N帧相移算法对这一误差的抑制能力，得出了标准N帧相移算法对探测器N-1阶以下非线性响应不敏感的结论。
2．介绍了相移算法的一种设计方法：特征多项式法。运用特征多项式法设计出了三种能同时抑制相移误差和谐波(或探测器非线性响应)影响的误差补偿新算法，数值模拟验证了新算法对误差的抑制效果。
3．介绍了数字微镜器件(DMD)的时间空间特性，讨论了采用DMD投影系统投影正弦光栅条纹时DMD的时空特性对PMP的影响，得出了具有指导意义的结论。
4.指出PMP系统中采用数码相机拍摄变形光栅条纹图时自动调焦误差会
对位相测量精度造成影响，提出了理论分析方法并给出了数值模拟结果，讨论
了减小或避免这一误差的办法。
【关键词】：相位测量轮廓术 相移算法 探侧器非线性 特征多项式 数字微镜器件 数码相机调焦误差 【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG806
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2003.105993
【目录】：
- 第一章 绪论9-21
- 1.1 获取三维面形信息的基本方法9-10
- 1.2 PMP的基本原理10-14
- 1.3 PMP中位相算法与位相误差的研究现状14-19
- 1.3.1 常见的位相算法及其对各种误差的抑制特性15-18
- 1.3.2 PMP中位相误差的研究现状18-19
- 1.4 本文的研究内容19-21
- 第二章 探测器非线性响应对PMP的影响21-28
- 2.1 探测器非线性响应对PMP影响的理论分析21-24
- 2.2 探测器非线性响应对位相计算影响的数值模拟24-26
- 2.3 本章小结26-28
- 第三章 用特征多项式法设计误差补偿算法28-37
- 3.1 相移算法特征多项式的定义28-29
- 3.2 对谐波或探测器非线性响应不敏感算法的特征29-30
- 3.3 对相移误差和谐波同时不敏感算法的特征30-31
- 3.4 相移算法设计31-36
- 3.4.1 相移算法设计的步骤31-32
- 3.4.2 相移算法设计举例32-34
- 3.4.3 新算法性能的数值模拟34-36
- 3.5 本章小结36-37
- 第四章 数字微镜器件的时空特性对PMP的影响37-46
- 4.1 DMD的结构和工作原理37-39
- 4.2 DMD的时空特性39-41
- 4.3 DMD时空特性对PMP影响的数值模拟41-45
- 4.4 本章小结45-46
- 第五章 数码相机调焦误差对PMP的影响46-58
- 5.1 数码相机调焦误差对PMP影响的原理46
- 5.2 数码相机再调焦拍摄实验和分析46-49
- 5.3 数码相机调焦误差引起的位相误差的统计分析49-53
- 5.4 数码相机调焦误差引起的位相误差的数值模拟53-57
- 5.4.1 对一维参考平面的模拟53-55
- 5.4.2 对一维物体面形的模拟55-57
- 5.5 本章小结57-58
- 第六章 本文总结58-60
- 参考文献60-65
- 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
- 论文声明66-67
- 致谢67
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