基于FTP的物体三维面形拼接技术研究

论文摘要

随着计算机技术、光学和光电子技术的迅速发展，物体三维面形测量成为现代光学计量的一个重要分支，极大的改变了传统的光学计量技术。三维测量技术的不断发展，满足了人们对三维面形测量精度越来越高的要求。基于傅里叶变换轮廓术（Fourier Transform Profilometry，简称FTP）的三维面形测量由于其具有非接触、高速度、全场性、高精度、适于计算机处理等特点，这种光学测量技术已在检测光学元件质量、轻工业（服装、制鞋）、生物医学等领域得到广泛的应用。论文研究了在180°范围内，基于傅里叶变换轮廓术的物体拼接重建问题。提出了基于旋转的被测物体三维面形拼接测量方法，有效的避免了标记拼接方法带来的精度控制问题。在有效拼接区域，不再以传统的根据拼接边界到中心线的距离为权重，而是将权重以三角函数曲线的渐变方式平滑过渡实现物体三维面形的拼接，提高了拼接的精度，实验证明这种方法的有效可行性。论文的研究内容主要如下：1．通过旋转被测物体，获得不同方向上的两帧变形条纹图，恢复出物体局部可靠部分的面形高度数据，自动搜索匹配区域将两帧高度数据图统一到一个坐标系中，并在可靠区域内进行拼接，最后完成整个物体的三维面形测量。2．提出一种通过三角函数进行数据融合的方法。对不同方向获得的变形条纹图分别处理，根据调制度信息恢复出物体可靠部分面形数据，在拼接区域内，利用三角函数进行数据融合实现三维面形数据的平滑过渡，完成整个物体三维面形的测量工作。该方法保证了傅里叶变换轮廓术测量时，拼接区域的测量精度，误差范围为-1.5～1mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 三维测量技术
• 1.1.1 被动光学三维传感方法
• 1.1.2 主动三维传感方法
• 1.2 光学三维测量常用方法
• 1.2.1 飞行时间法（time-of-flight，简称TOF）
• 1.2.2 激光三角测量法
• 1.2.3 莫尔轮廓术
• 1.2.4 相位测量轮廓术（PMP）
• 1.2.5 傅里叶变换轮廓术（FTP）
• 1.3 三维面形测量与拼接技术
• 1.3.1 三维面形测量的步骤
• 1.3.2 三维面形的拼接
• 1.4 光学三维面形测量的的研究现状和发展趋势
• 1.4.1 研究现状
• 1.4.2 发展趋势
• 1.5 论文主要工作
• 第二章 三维面形测量技术简介
• 2.1 从条纹图恢复三维面形的基本原理简介
• 2.1.1 相位求解
• 2.1.2 相位展开
• 2.2 三维面形数据的坐标变换
• 2.3 数据的融合
• 2.4 讨论
• 第三章 自动搜索匹配区域消除阴影影响的拼接
• 3.1 引言
• 3.2 FTP原理
• 3.3 变形条纹图的获取、处理
• 3.4 旋转拼接方法
• 3.5 实验
• 3.6 双投影FTP测量系统下的拼接
• 3.7 讨论
• 第四章 基于镶嵌算法的三维面形拼接技术
• 4.1 数据融和方法
• 4.2 计算机模拟实验
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢