成都信息工程大学光电技术学院， 四川 成都 610225
调制度轮廓术采用条纹投影和成像共轴的系统结构，将被测物体的高度信息编码在条纹的模糊程度中，无需相位展开即可完成对复杂物体的面形测量，能有效避免阴影、遮挡和相位不连续等问题。在实际测量中，由于CCD探测器光电响应的非线性，高次频的引入直接影响调制度分布的提取，从而降低系统的测量精度。研究了小波变换应用于受到非线性因素影响下的条纹调制度提取，从信号频域角度分析并推导了该方法提取条纹调制度的表达式。在进行条纹解调时采用最佳的加权滤波窗，有效抑制了非线性因素对测量精度的影响，获得比傅里叶变换更好的重建效果，计算模拟和实验验证了该结论的正确性。
测量 光学三维传感 调制度分布 小波变换 CCD探测器的非线性 激光与光电子学进展
2017, 54(7): 071205
在进行激光(单)三角测量时，投影光束轴线的偏摆或投影光束在物面反射率不均匀处反射光斑重心的偏移会造成物面轮廓高度的测量误差。提出了采用双三角光路修正投影光束轴线偏摆和投影反射光斑重心偏移的方法，推导了修正公式；通过对物面反射率突变处轮廓高度的测量实验，验证了修正方法及公式的正确性；对灰度条模板表面轮廓进行双三角测量，轮廓高度均方根偏差小于0.07 mm。
测量 光斑重心偏移修正 光学三维传感 激光双三角法
1 同济大学声学研究所， 上海 200092
2 高意通讯有限公司， 福建 福州 350014
只有一个成像透镜的激光三角测量系统不适于测量沟槽轮廓。因为系统的投影光轴与成像光轴成一定角度，沟槽的陡峭边沿会遮挡物体表面照明点的漫反射光进入成像透镜，形成测量死角。为解决这个问题，在满足Scheimpflug条件的激光三角测量法基础上，开发了测量沟槽轮廓的激光双三角测量系统；讨论了像斑探测器积分时间的自动调节、像斑强度分布数据的数字滤波、像斑中心位置的提取和成像光束被凹槽边缘遮蔽的像斑的判别等问题；通过标定实验，确定了双三角测量映射关系。对轮胎胎面轮廓的静态受压变形测量实验表明本系统测量沟槽轮廓的有效性，其可测量的轮胎花纹沟槽轮廓深宽比达到1。
测量 沟槽轮廓测量 光学三维传感 激光三角法 光学学报
2013, 33(s1): s112006
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
相位测量轮廓术凭借其高精度、非接触的优点在现代生活中受到了极大的重视，但其应用却受到正弦光栅复杂制作工艺的限制。根据相位测量轮廓术的基本原理，提出了基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术。同正弦光栅相比，三角形分布光栅的制作工艺相对简单，更具有实用意义。对这两种方法的精度进行了比较和分析，并分别在无噪声的理想情况和有噪声的实际情况下，分析了光栅周期、条纹对比度以及物体最大高度对测量精度的影响。通过计算机模拟与实验表明，基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术具有较高的精度和可行性。
信息光学 光学三维传感 相位测量轮廓术 三角形分布条纹 光栅 相位展开 中国激光
2011, 38(11): 1108001
浙江师范大学信息光学研究所， 浙江 金华 321004
基于相位测量轮廓术和摄像机模型，提出一种结构照明三维成像系统的高精度计算机仿真算法。对于给定的物体三维模型，首先根据系统结构，采用z缓冲技术消除遮挡和阴影部分，得到与摄像机像素点对应的物体表面采样点三维坐标，再使用统一的数学模型和方法处理投影过程。根据摄像机及投影仪的内、外参数，最终得到了摄像机像素点、物体表面采样点和投影仪像素坐标三者之间的对应关系,从而实现了结构照明三维成像系统仿真。为实际系统的结构设计、调整和参数校正提供了参考。
光学三维传感 计算机仿真 结构照明 相位测量轮廓术 optical 3D sensor computer simulation structured illumination phase measuring profilometry
1 四川大学电子信息学院光电系, 成都 610064
2 北京交通大学理学院, 北京 100044
3 中国工程物理研究院流体物理研究所, 绵阳 621900
调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法，可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法，其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量高度与实际高度之间的映射关系，并利用映射关系确定每一像素点对应的映射关系系数，然后建立映射关系系数查找表，存入测量系统中，完成纵向标定。首先分析了测量系统的误差来源，然后给出了标定方法和标定过程，最后给出了实测结果。结果表明，利用提出的系统标定方法可以有效消除调制度测量轮廓术测量系统误差，显著地提高了系统测量精度。
光学测量 光学三维传感 调制度测量轮廓术 标定 高度映射
1 四川大学光电科学技术系, 成都 610064
2 北京交通大学理学院,北京 100044
调制度测量轮廓术(MMP)是将物体的高度信息编码在投影到待测物面上的正弦条纹的调制度信息中,可以实现对物体的垂直测量,特别适合测量表面有高度剧烈变化或不连续区域的物体。探讨了基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术在复杂面形测量中的应用,提出了调制度焦深的概念并详细分析了调制度焦深对测量的影响,以调制度焦深为基础从测量系统设计的角度提出了提高测量精度的具体措施,给出了实验系统设计方案,讨论了影响测量精度的几个实际问题及解决方案。对复杂面形和深孔物体的实测结果表明,基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术测量复杂面形物体可以达到较高的测量精度。
傅里叶光学 光学三维传感 调制度测量轮廓术 傅里叶变换 调制度焦深
提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。
位相展开 光学三维传感 傅里叶变换轮廓术
