CCD的非线性对FTP测量精度的影响研究

论文摘要

随着计算机技术硬件和软件的发展,以及图像获取设备分辨率的提高,在机器视觉、实物仿真、工业自动检测、产品质量控制、生物及医学检测等领域,人们越来越多的应用到三维面形测量。目前,发展高速度、高精度、非接触的三维面形测量技术已经成为该领域的一个研究热点。基于条纹投影的傅里叶变换轮廓术(FTP)具有单帧获取、全场分析和高分辨率等优点,因而已经成为三维传感研究的基本方法之一、成为三维传感中最重要和最活跃的研究领域之一。由于傅立叶变换轮廓术涉及傅立叶变换以及频谱滤波等运算,频谱混叠、测量精度、相位展开等问题一直是这种方法应用过程中的关键问题。 本文在CCD非线性及傅里叶变换轮廓术理论分析的基础上,详细分析了CCD非线性产生频谱混叠的问题,深入研究了CCD的非线性和抽样对傅立叶变换轮廓术测量精度的影响。重点从理论上分析CCD的非线性产生高频分量的原因,并给出了简单的物理解释和详细的解析推导;讨论了由于CCD的非线性,对条纹进行傅立叶变换后,频谱中会出现二级频谱、三级频谱等高级频谱成份。这样,抽样不足,基频会与相邻频谱岛的二级频谱、三级频谱等高级频谱发生混叠,从而影响FTP的测量精度。抽样频率较大时,基频才会与相邻频谱岛的二级频谱、三级频谱等高级频谱很好的分离,从而提高FTP的测量精度。本文主要研究成果如下: 1、分析了CCD非线性产生频谱混叠的问题。并从理论上分析CCD的非线性产生高频分量的原因,给出了简单的物理解释和详细的解析推导;通过计算机

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 光学三维传感两个慨念
• 1.1.1 被动三维传感
• 1.1.2 主动三维传感
• 1.2 几种主动三维测量方法
• 1.2.1 傅立叶变换轮廓术（FTP）
• 1.2.2 位相测量轮廓术（PMP）
• 1.2.3 飞行时间法（TOF）
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 傅里叶变换轮廓术（FTP）
• 2.1 傅立叶变换轮廓术（FTP）的基本原理
• 2.2 傅立叶变换轮廓术（FTP）的研究进展
• 2.3 本章小结
• 第三章 CCD的非线性产生频谱混叠的理论分析
• 3.1 CCD的非线性导致条纹高频分量的产生
• 3.2 CCD的非线性导致频谱混叠的计算机模拟与实验
• 3.2.1 计算机模拟
• 3.2.2 实验
• 3.3 加密抽样减少频谱混叠的理论分析及计算机模拟结果
• 3.3.1 理论分析
• 3.3.2 计算机模拟
• 3.4 本章结论
• 第四章 增大抽样频率降低CCD的非线性对FTP测量精度的影响
• 4.1 理论分析
• 4.2 计算机模拟结果
• 4.2.1 对探测器存在二阶非线性情况的模拟结果
• 4.2.2 对探测器存在三阶非线性情况的模拟结果
• 4.3 实验结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的学术论文
• 独创性声明
• 致谢