《套用於鏡面物體三維測量的相移鏡像莫爾形貌術研究》是依託上海大學，由郭紅衛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：套用於鏡面物體三維測量的相移鏡像莫爾形貌術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭紅衛
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鏡面自由曲面的光學三維測量是工程中亟待解決的難題，也是光學三維測量領域前沿之一。本項目提出並研究相移鏡像莫爾形貌術，以此實現鏡面三維形貌的自動測量與重建。與傳統莫爾形貌術不同，該項研究是基於光學偏折原理而非三角測量原理，測量目標為鏡面反射而非漫反射物體。具體實現方式是：將一粗（參考）光柵置於被測鏡面之前，透過該參考光柵拍攝其虛像（變形光柵）和參考光柵重疊產生的莫爾條紋，從中求解被測鏡面形狀信息。為精確分析條紋，可控制光柵沿垂直方向移動，在莫爾圖中引入相移。上述原理方法的有效性已被前期實驗所證實。項目核心研究任務包括：建立描述測量原理的幾何物理模型；提供相移量非均勻且未知條件下非正弦條紋分析方法；提出物面深度梯度耦合條件下的面形重建算法。本項目的實施不僅可以豐富光學三維測量領域知識成果，也可為工程中鏡面物體三維測量提供一個新的富有競爭力的解決方案，用於先進制造中產品檢驗和逆向工程等目的。
結題摘要
鏡面自由曲面的光學三維測量是工程中亟待解決的難題，也是光學三維測量領域前沿之一。本項目提出採用“相移鏡像莫爾形貌術”來實現了鏡面三維形貌的自動測量與重建，建立了鏡像莫爾形貌術的數學物理模型，構建了同軸照明鏡像莫爾測量系統。該系統採用可程式LCD屏構成透射光柵以提高測量系統的柔性，採用遠心光路獲得平行反射光從而降低測量的計算複雜性，RMS測量誤差低於0.02mm/50mm。為提高條紋圖像處理的精度，本項目提出了基於條紋圖像差方差的相移量估計算法、基於Hough變換的相移算法、基於直方圖的照明波動校正方法、基於強度梯度的空間載波條紋空間頻率估計算法、主元分析指導的加窗傅立葉變換相位提取算法和條紋追蹤方法。為提高條紋圖像處理的速度，本項目提出了基於無窮範數的三角函式快速計算方法。為了從梯度數據重建三維形貌，本項目提出了基於離散餘弦變換的面形恢復算法；為了解決三維重建中，梯度數據與深度數據耦合問題，本項目提出了基於疊代多項式擬合的面形恢復算法。本項目的實施不僅可以豐富光學三維測量領域知識成果，也可為工程中鏡面物體三維測量提供一個新的富有競爭力的解決方案，用於先進制造中產品檢驗和逆向工程等目的。
