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三维形貌测量技术ppt

发布时间:2020-08-08 06:16 作者:金宝搏

  华南农业大学 物理实验教学示范中心 实验提示 实际应用 光路原理 仪器介绍 软件介绍 实验步骤 华南农业大学 物理实验教学示范中心 实验提示 实际应用 光路原理 仪器介绍 软件介绍 实验步骤 * 华南农业大学 物理实验教学示范中心 实验提示 实际应用 光路原理 仪器介绍 软件介绍 实验步骤 * 华南农业大学 物理实验教学示范中心 华南农业大学 物理实验教学示范中心 三维形貌测量技术 物理实验教学示范中心 不锈钢的表面粗糙度 非接触式、精度高、测量速度快 等 陶瓷表面形貌 三维形貌测量: 应用 被动 三维传感 时间调制:飞行时间法 莫尔轮廓术 调制度测量轮廓术 光学三维 传感轮廓术 主动 三维传感 空间调制 傅里叶变换轮廓术 小波变换轮廓术 相位测量轮廓术 :摄像机采集二维面形数据 三维形貌测量: 分类 入射光栅像 - 物体高度所引起的相位差 Obj. S L0 d h Projector Camera Reference C D x z 光路原理 基准光栅条纹的初相位 基准光栅图像 被基准光栅调整后的物体的图像 光栅图像的基频 物体非均匀反射率 物体被光栅调制后的相位 1、g0(x,y)、gr(x,y)做傅氏变换变为g0(fx,fy)、gr (fx,fy) 基准光栅图像与调制的物体像 求样品高度 2、提取g(fx,fy)、gr (fx,fy)的基频信息 3、对基频做逆傅氏变换得到: 基准光栅 的基频图像 被调制物 的基频图像 4、求解相位差与样品高度的关系 4、求解相位差与样品高度的关系 相位差 Obj. S L0 d h Projector Camera Reference C D 由三角形的相似关系: 高度可测 5、求解相位差的问题 ① 测量范围限制 ② 相位解包算法 ① 测量范围限制 测量限制条件: 证明过程 n级瞬时频率 1级频谱 零级频谱上限 零级频谱下限 为了确保不存在频谱混叠的现象, 因此: 证明过程(续) 代入1级频谱的具体表示 可得测量限制条件 证明过程(续) ② 相位解包算法 为了从计算被测物体的高度分布,必须将由反三角运算引起的截断相位恢复成原有的相位分布,这一过程称为相位展开(Phase Unwrap)或者解包。 反三角函数计算 范围仅为: 非连续,不能直接获得对应的高度值 解包算法是根据相邻的像素点通过扫描的方法进行解包络: 仪器介绍 注意事项:关DLP是要先按Power健后等待绿灯传为黄灯才关总开关,而且在实验过程中不可振动DLP。不能触碰光学镜头以及光学元件表面。 计算机控制DLP产生光栅:电子光栅是由计算机软件(VC++)编程产生,下图为产生电子光栅的应用程序。 光栅空间周期的选择; 光栅初相位的选择; 光栅灰度范围选择。 图像由CCD采集后,以BMP文件格式保存。 实现功能: 软件介绍 对光栅图像的分析:程序由计算机软件Matlab编程产生,下图为程序界面。 实现功能: 读取基准光栅图像、 变形光栅图像; 现实任意行频谱分布; 选择矩形滤波窗口宽度; 计算截断相位分布; 相位解包 等。 提示 实验开始了! (1)记录图像高度的光路原理; (2)实验设备的基本概括; 我们知道: (3)电子光栅的产生方法以及像处理软件的基本功能。 实验具体操作步骤 注意思考: (1)改变DLP焦距、亮度、对比度等参数时,会对投影光栅条纹以及最终效果产生什么样的影响? (2)若CCD的光圈、焦距等使得采集的图像灰度值出现饱和现象时,会对最终像产生什么样的影响? 思考实验步骤 FTP的基本实验步骤: 将光栅图像经DLP投影到待测物体表面,通过图像采集卡将CCD摄像机拍摄的图像经A/D转换后输入到计算机; 通过傅里叶变换在频域进行带通滤波,消除光栅图像信号中的直流分量和高频分量,提取含有物体高度信息的基频分量; 进行傅里叶逆变换回到空域; 求解变形光栅和基准光栅的相位差; 进行相位展开,以及相位高度转换,得到物体表面高度数据 选择电子光栅的周期 读入光栅图像并图像的分析、处理


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