电子散斑干涉形貌测量相移傅里叶变换硕士论文.doc

电子散斑相移测量物体三维形貌【关键词】 电子散斑干涉; 形貌测量; 相移; 傅里叶变换; 【英文关键词】 Electronic speckle pattern interferometry; shape measurement; phase-shifting; Fourier transform; 【中文摘要】 电子散斑干涉法在逆向工程、机器视觉、无损检测、产品的在线监测,特别是物体三维形貌的测量上有着广泛的应用前景,是光学测量的重要分支,具有全场性、高精度、非接触的优点。电子散斑形貌测量技术基于传统的散斑干涉技术,而且具有散斑干涉的一系列优点。 本文就电子散斑干涉法与相移法和傅里叶变换法结合测量物体三维形貌进行了研究与讨论。介绍了散斑的成因和产生方法,回顾了三维形貌测量的发展过程,从理论和实践两个方面对电子散斑干涉法进行了深入的研究。电子散斑干涉测量形貌的基本原理是光的干涉,取两束光强相等的光束分别作为物光和参考光,使物光和参考光发生相干干涉,从而产生明暗相间的散斑干涉条纹。若待测表面是平面,则干涉条纹是间距相等的直条纹。由于物面高度的起伏变化,会使干涉条纹发生弯曲变形,而物面的相位信息就包含在弯曲变形的干涉条纹里。采集系统采用CCD摄像机,计算机针对获取的变形条纹图进行滤波、去噪以及实时相减等一系列图像处理,提取相位信息,进而重构出物体表面的三维形貌。 通过把相移技术和散斑干涉结合起来,本文详细阐述了形貌测量的原理,提出了一种利用电子散斑相移技术测量物体三维形貌的实验方法。该方法以电子散斑为信息载体产. 【英文摘要】 Electronic speckle pattern interferometry in reverse engineering, machine vision, NDT products online monitoring, especially in the measurement of 3-D shape of object has a broad prospect of application. Is an important branch of the optical measurement, with the advantages of whole field, high accuracy and non-contact. Based on the traditional speckle pattern interferomery, Electronic speckle pattern interferometry has a series of advantages of speckle pattern interferomery. In this paper, the combing w.中文摘要 7-8 Abstract 8-9 第一章 绪论 10-18 1.1 三维形貌测量方法的分类及发展状况 10-15 1.1.1 触针法 10-11 1.1.2 扫描隧道显微镜 11 1.1.3 原理力显微镜 11 1.1.4 光切法 11 1.1.5 光斑法 11-12 1.1.6 云纹法 12-13 1.1.7 投影栅相位法 13-14 1.1.8 散斑干涉法 14-15 1.2 本论文研究意义及内容 15 1.3 本章小结 15-18 第二章 电子散斑干涉技术测量三维形貌方法的研究 18-42 2.1 散斑的成因及其类型 18-19 2.2 电子散斑干涉测量三维形貌的原理 19-32 2.2.1 电子散斑干涉相移技术 20-32 2.3 利用杨氏双缝干涉测量三维形貌 32-35 2.3.1 杨氏双缝干涉原理 32-33 2.3.2 关于杨氏双缝干涉实验的一些改进 33-35 2.4 利用牛顿环测量三维形貌 35-37 2.5 陡峭表面的形貌测量 37-39 2.6 大型物体的三维测量 39-40 2.6.1 子区域拼接法 39-40 2.6.2 扫描相移法 40 2.7 本章小结 40-42 第三章 相位提取的方法原理及分类 42-50 3.1 傅里叶变换法提取相位 42-44 3.1.1 傅里叶变换法提取相位原理 42-43 3.1.2 傅里叶变换法提取相位的应用 43-44 3.2 常用的提取相位的相移算法 44-49 3.2.1 相移算法的分类 44-47 3.2.2 影响相移算法的误差分析 47-49 3.3 本章小结 49-50 第四章 相位展开算法 50-58 4.1 相位展开的基本原理简介 50-52 4.2 相位展开的方法 52-55 4.2.1 枝切法 52 4.2.2 质量图导向法 52 4.2.3 最小费用流法 52-53 4.2.4 最小二乘法 53-54 4.2.5 正则化方法 54 4.2.6 基于贝叶斯推断的ZM 算法 54 4.2.7 时域相位解包法 54-55 4.3 本章小结 55-58 第五章 实验数据的采集与处理 58-72 5.1 电子散斑干涉实验装置 58-64 5.1.1 基于电子散斑干涉的四步相移实验结果 59-62 5.1.2 基于电子散斑干涉的傅里叶变换法实验结果 62-64 5.2 基于投影栅线的四步相移实验结果 64-67 5.2.1 投影栅线法测量形貌的相位