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光学三维测量
相移测量法存在的问题
相移测量法研究焦点在于不断提高测量的空间分辨率及测量精度、 扩大物体的横向及纵向测量范围。
目前，相移测量法仍存在以下几个问题:
1）阴影和盲区问题
相移测量法的测量受被测物表面散射特性的限制，必须满足 “光线所及（光线能照到)和视线所及(能被观察到)”两个条件， 对于光线不可及或视线不可及的地方，形状测量则无法实现，出 现阴影和盲区问题。
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光学三维测量
光学三维测量
光学三维测量方法
相移测量法
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傅里叶轮廓术
相位测量轮廓术
光学三维测量
表面三维形貌测量
三维形面测量方法又称为三维轮廓测量术、三维面形 测量等，其目的都是通过测量复原物体的三维外形。
按照测量物体的尺度大小可分为宏观物体三维形貌测 量、细观形貌测量和微观形貌测量。
按照一次测量取得的数据量可分为点扫描式、线扫描 式及面测量。
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光学三维测量
相移测量法
相移法的优点是一种在时间轴上的逐点运算，不会造成全面影响， 计算量少。另外，这种方法具有一定抗静态噪声的能力。
缺点是不能消除条纹中高频噪声引起的误差。在传统相移系统中， 精确移动光栅的需要增加了系统的复杂性。而在数字相移系统中， 用软件控制精确的实现相位移动。某些应用场合不允测量多幅图 像，但只要没有以上限制，相移法仍是首选。
2）表面不连续问题
当表面不连续时，条纹相对级次不确定，就会造成解调相位 不准确。
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光学三维测量
相移测量法存在的问题
3）图像的预处理 4）相位去包裹
仪，其测量范围大、分辨率高、结果稳定可靠、重复性好。 接触式测量的缺点：因其属于点扫描测量方式，所以测量速
度慢。此外，由于采用接触测量，在测量过程中可能损伤被 测表面，因此不能测量弹性或脆性材料。
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光学三维测量
光学三维测量
非接触式测量的特点。
非接触式测量中的代表是光学测量，由于不接触被测表面，在保 护表面的同时也增加了测量速度，并以其高分辨率而倍受重视。 该方法具有受环境电磁场影响小、工作距离大、测量精度高等特 点。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、电荷祸合器件 CCD等的出现，光学非接触式测量应用将越来越广泛，
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光学三维测量
光学非接触式三维测量技术
光学式非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分 为两大类：被动式与主动式两大类。
被动式是在自然光(包括室内可控照明光)条件下，通过摄像机等 光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。
主动式是利用特殊的受控光源(称为主动光源)照射被测物，根据 主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的)获取景物 的三维信息。
非接触式测量技术基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距 离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在 产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研 制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。
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光Байду номын сангаас三维测量
光学三维测量
接触式测量的优缺点。 接触式测量的优点：接触式测量中广泛使用的是三坐标测量
光学三维测量
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光学三维测量
光学测量
光学测量是光电技术与机械测量结合的高
科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借 用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。 方便记录，存储，打印，查询等等功能。
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光学三维测量
光学三维测量
随着现代检测技术的进步，三维测量技术 逐步成为人们的研究重点，特别是随着激光技 术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术 的发展，使得光学式三维测量技术得到广泛的 应用。
(x，y)为调制度; δ k为相移量(k=1，2，3，…); φ(x，y)为相位，
它是物体形状h( x，y)的函数。
相移法有多种方案，出现较早的N步法将投影到物体表面的正弦
光栅条纹移动N次，每次移动的相位值为2π/(N+l)，从而得到
N+1幅图像。除此之外还有N段积分法、N+1步法、最小二乘法、
Carre相移法等。
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光学三维测量
光学三维测量技术的应用
光学非接触式三维形面测量技术正由于其非接触、高效率、
精度较高等优点，被广泛应用于电子、汽车、纺织、机械加工等
现代工业中，此外，在生物医学、人体测量学等方面也有广泛的
应用。
非接触式光学形面测量技术的几个主要应用: 1）自动加工和质量控制 2）磨具CAD(计算机辅助设计）/CAM 3）机器人视觉 4）医疗应用
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光学三维测量
表面三维形貌测量
表面三维形貌测量可分为接触式和非接触式两类，具体分 类如图1.1所示
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光学三维测量
光学三维测量
三维测量技术大体分为接触式与非接触式两类。
接触式测量基本上在坐标测量机(Coordinate Measuring Machine， CMM)上进行。坐标测量机是一种大型精密的三坐标测量仪器，可 以对具有复杂形状的工件的空间尺寸进行测量。
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光学三维测量
被动式光学三维测量技术
被动式测量技术主要用于受环境约束不能使用激光或特殊照 明光的场合或者由于保密需要的军事场合。
一般是从一个或多个摄像系统获取的二维图像中确定距离信 息，形成三维面形数据，即单目、多目视觉。这种方法的系统结 构比较简单，目前在机器视觉领域应用广泛。
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光学三维测量
主动式光学三维测量技术
主动式光学非接触测量技术大体上可分为飞行时间法、主动三角 法、莫尔轮廓术、傅里叶变换轮廓法、自动聚焦法、离焦法、全 息干涉测量法、相移测量法等。
目前主动式光学三维测量技术已经广泛用于工业检测、反求工程、 生物医学、机器视觉等领域。三维高速度、高精度测量技术将随 着测量方法的完善和信息获取与处理技术的改进而进一步发展， 在新的更加广阔的研究和应用领域中发挥重要作用。
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光学三维测量
相移测量法
在主动式光学三维测量技术中相移测量法比较常用。
相移测量法是一种重要的三维测量方法，它采用正弦光栅投影和
相移技术，投影在物体上的光栅，根据物体的高度而产生变形， 变形的光栅图像叫做条纹图，它包含了三维信息。
变形光栅的光强一般形式为:
I1(x，y)=I0[(l+γ (x，y) cos (φ (x，y) + δ k)] 式中I1(x，y)为物体(x，y)点上的光强; I0 (x，y）为背景光强; γ