陶瓷瓦表面缺陷的自动检测是该产业升级中亟待解决的问题。陶瓷瓦表面为立体的形态结构且存在大量的花纹,这将导致陶瓷瓦表面光照不均匀,会对缺陷自动检测造成许多干扰。为此,本文提出基于多尺度Hessian矩阵滤波的陶瓷瓦表面裂纹检测算法。首先使用带通滤波抑制陶瓷瓦图像背景及噪声并突出陶瓷瓦裂纹特征;然后,利用多尺度Hessian矩阵的特征值构建陶瓷瓦裂纹相似性函数,实现陶瓷瓦裂纹特征增强;最后,采用二值化和形态学处理的方式,提取裂纹的参数信息。通过实验表明,该算法可以有效去除复杂背景的干扰,提取出完整的陶瓷瓦表面裂纹,且运算效率较高,准确率高达95%。

针对具有复杂背景的陶瓷瓦表面裂纹检测困难的问题,提出了一种基于主成分分析的陶瓷瓦表面裂纹检测算法。首先,将陶瓷瓦彩色图像转换为红色通道图像进行预处理;然后,采用主成分分析的方法重构陶瓷瓦图像,将预处理图像与重构图像进行差分处理,得到具有裂纹信息的图像;最后,采用二值化和形态学处理,提取裂纹的参数信息。实验表明,该算法可以检测出具有立体形态结构和复杂背景干扰的陶瓷瓦裂纹,相比其他算法检测速度快,准确率高达96%。

针对具有复杂背景干扰和立体结构的陶瓷瓦表面裂纹缺陷,提出基于滑动滤波和自动区域生长的方法对陶瓷瓦表面裂纹进行提取。首先对采集图像进行预处理,并将图像分割为瓦头和纹理两个区域;然后用自定义滑动滤波法对瓦头区域的裂纹缺陷进行检测,用自动区域生长方法检测纹理区域的裂纹;最后用形态学运算去除杂散干扰点,提取裂纹的特征参数。实验结果表明,本文方法可有效去除复杂背景干扰,能提取出立体结构的陶瓷瓦表面裂纹。

为了简化采用满周期等相移算法的在线相位测量轮廓术（PMP）在实际测量过程中系统装调环节的繁杂程度，同时避免栅线方向和运动方向不严格平行引入附加相移降低解相精度，提出了基于最小二乘法迭代的在线三维检测方法。在测量过程中，任意栅线方向的正弦光栅被投影于物体表面，采用像素匹配技术获得不同时刻拍摄到的变形条纹图的等效相移条纹图，其相移量由投影系统和物体位移共同决定且为任意值。最后，采用最小二乘法迭代计算相位。实验结果表明：在不断改变投影到参考面上光栅栅线方向的情况下，该系统的测量结果稳定，均方根误差均不高于0.169 9 mm。由于该方法放宽了测量系统空间位置的约束条件，提高了测量的灵活程度，使在线PMP更具普适性。

数字投影和成像系统的Gamma非线性效应是导致相位测量轮廓术（PMP）测量误差的重要原因。目前大多采用多帧条纹图进行Gamma校正，使测量的实时性受到限制。提出了一种Gamma校正方法，利用正交光栅像的傅里叶频谱分布计算Gamma值，再根据此Gamma值对投影相移条纹进行Gamma逆变换，实现投影条纹输入值的提前校正，以获取具有良好正弦性的结构条纹，从而降低PMP相位测量误差。校正过程中只需一帧条纹图，而且考虑了测量系统的离焦效应。实验证实了该方法的有效性和正确性。

提出一种新的更具普适性的相位高度映射关系，测量中无需考虑系统双瞳连线是否与参考面平行以及成像系统光轴是否与参考面垂直。该映射关系有效地将待标定系数与标定采样点的像素坐标分离开来，系统校准时只需标定与采样点坐标位置无关的常系数，大大减少标定采样点数目，且在校准过程中只需2个标定平面。实验证实了该方法的有效性和正确性。

提出一种发散照明中主动修正投影光栅周期的方法。基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)在线三维(3D)测量技术采用发散照明时，参考平面光栅像周期发生变化，会变成不等周期分布，从而降低在线测量精度。针对这一问题提出了一种主动修正投影光栅周期的方法，利用静态PMP分析参考平面截断相位分布，采用迭代算法逐步修正投影光栅的周期，使投影到参考面的光栅像具有良好的等周期性分布；同时避免对系统参数进行测量和计算的繁杂工作。实验验证了该方法的正确性，能有效提高在线3D测量的适应度和测量精度。

针对在冲击、爆轰等快变化过程的三维轮廓术中,CCD拍摄速度低于物体的运动速度而导致对动态条纹的时间采样不足和物体表面发生破裂而分成数块的动态过程,提出一种采用标记条纹进行跟踪的动态过程三维轮廓术.以傅里叶变换轮廓术为基础,通过采用标记条纹进行跟踪锁定变形条纹中同级次条纹的变化以及Gerchberg迭代算法在破裂区域迭代生成伪条纹,对破裂表面分块进行处理,有效地解决了在快变化动态过程的三维重建中因时间采样不足和条纹断裂对三维相位场的展开所带来的问题,获得了物体正确的面形分布.实验证实了此种方法的正确性.

为了克服光学三维传感中相位恢复困难的问题，提出了一种基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法。这种方法的特点之一是使得垂直于条纹方向特定长度的颜色序列是唯一的，从而建立了空间位置与颜色的对应关系。特点之二是相邻条纹之间具有最大色差，因而具有最大可区分性。将得到的彩色组合条纹投影到物体表面得到变形条纹，通过计算各种颜色条纹相对参考平面上条纹移动的距离，可以恢复出物体的高度。实验证明，该方法需要获取的图像少、计算时间少、精度较高，具有很强的抗干扰能力。

在冲击、爆轰等动态过程的研究中，被测三维表面将发生破裂及碎片飞散等过程，为动态过程的三维重建带来困难。针对此问题提出了一种动态过程中破裂表面的三维重建方法，这种方法以傅里叶变换轮廓术为基础，利用条纹图中裂缝的信息，生成一个三维二元控制模板，在该模板的控制下进行三维相位展开。以玻璃破裂过程的三维重建实验为例，处理结果证实了该方法的可行性。该方法可用于材料变形、爆轰过程、碰撞变形等相关领域的动态过程研究，对于深入分析冲击与爆轰过程、材料变形与破坏机理、碎片飞散规律等具有重要意义。