配油盘作为液压系统的核心元件之一, 其曲面尺寸是否合格直接关系到液压系统的性能。针对其表面部分轮廓特征提取困难、测量误差较大的问题, 提出一种基于附加图像边缘检测的球面分割及尺寸测量方法: 首先, 采用Sobel算子对拍摄的配油盘图像边缘进行锐化并提取球面部分轮廓形成掩膜; 然后, 借助掩膜分割出球面部分的四步相移图, 采用四步相移法求解相位主值, 并使用双频外差法展开相位; 最后, 通过系统标定, 计算得到配油盘球面部分的三维点云数据, 并进行球面拟合。试验结果表明: 采用该方法能够分割出较为清晰的球面部分点云图, 基于点云数据拟合的测量精度99.238%, 高于依据高度分割、区域生长分割、RANSAC(random sample consensus)分割和手动框选等方法的测量精度, 实现了配油盘球面尺寸的高精度测量。

在通过单目光栅投影系统形成零件三维点云的过程中，零件表面及边界的反光会造成部分点云突变，使后续重建及测量过程出现误差。本文提出一种相位补偿方法，结合物体轮廓信息和相位等级图的递增特性设计图像处理算法，实现对连续相位图的补偿，减小零件表面及边界反光导致的干扰。实验结果表明，进行相位补偿后能使零件表面及边界点云突变的数量减少，提高在零件表面及边界存在反光的情况下三维点云的重建效果。

针对传统移相干涉测量中需要多帧干涉图, 对测量设备稳定性要求高, 相位提取速度较慢的问题, 提出了一种基于干涉图特殊极值特征的两帧随机相移干涉图相位解算方法。该方法仅需两帧干涉图, 利用高斯高通滤波器对具有随机相移量的两帧干涉图分别进行处理以滤除其背景, 再通过干涉图中一定数量的特殊极值特征像素点来确定两帧干涉图之间的相移量, 进而根据反正切相移相位提取算法对干涉图的相位进行解算。仿真模拟和实测对比结果表明, 该方法可通过两帧随机相移干涉图获取较高精度的测量相位, 大大减少了测量系统误差对相位解算结果的影响, 对于256×256pixels的石膏像眼部干涉图, 执行时间在0.02s以内, 相位提取速度较快。

印刷电路板组件在生产过程中存在锡膏错位、少锡和破损等问题从而导致产品质量下降，因此高精度锡膏检测对提高良品率有重要意义，在行业内受到广泛的重视。目前普遍采用的相位轮廓测量法需将光栅条纹投影到PCBA上，通过检测条纹的畸变来发现电路板的缺陷，而条纹投影精度很大程度上决定了系统的检测精度。因此设计一个高质量的投影物镜，是完成这一类检测所必需的。采用光发光二极管(LightDiode，LD)作为照明光源，镜头结构采用经典双高斯形式，并利用Zemax软件进行优化。设计结果表明镜头性能接近衍射极限，其调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)在30 lp/mm处均在0.4以上，最大畸变小于0.3%。该镜头实现了光栅条纹的高精度投影，设计结果和方法可以对电子装备制造业中的光学仪器设计等领域提供参考。

正交光栅投影的相移轮廓术(PSP),可通过某一特定方向的相移(常利用相移调节因子来控制相移方向),获取两个相互正交的相位。但该方法对系统的非线性响应敏感,且目前尚未被深入讨论。为此,分析了系统的非线性响应对正交光栅相移轮廓术测量的影响,推导了带有非线性误差的相位表达式,并分析了两个方向相位相互串扰的原因。在此基础上,分别研究了抑制非线性误差的主动校正法和被动校正法,提出了可消除2阶非线性误差的双5步相移法,并利用基于统计分析的伽马校正法确定系统伽马值,主动改变正交条纹编码来抑制非线性误差。同时,完成了两种方法的对比,计算机仿真和实验结果表明,主动伽马校正法更实用。

随着数字投影技术的发展,基于光栅投影的三维测量技术在众多领域中得到了广泛应用。但是大多数应用场景下,环境中都存在着各种周期性的光源,对光栅投影的成像过程造成干扰,在相位提取的过程中引入非线性误差,进而影响三维重建的精度。针对上述问题,从时域上分析环境光源的干扰因素,通过采集分析周期性环境光影响的图像并建立光源模型,为此提出一种高精度的相位补偿算法。实验证明所提算法可有效抑制由环境光源带来的相位非线性误差。