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透明物体寄生反射抑制的前表面形貌相位偏折测量方法
1
作者 王舒玥 倪育博 +6 位作者 高楠 孟召宗 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《光电工程》 北大核心 2025年第7期82-93,共12页
传统相位偏折测量术测量透明物体前表面三维形貌时,物体前后表面发生反射的条纹叠加在一起,出现寄生反射现象,导致无法准确恢复前表面的三维形貌。因此提出透明物体寄生反射抑制的前表面相位偏折测量方法。使用连续小波变换获取物体前... 传统相位偏折测量术测量透明物体前表面三维形貌时,物体前后表面发生反射的条纹叠加在一起,出现寄生反射现象,导致无法准确恢复前表面的三维形貌。因此提出透明物体寄生反射抑制的前表面相位偏折测量方法。使用连续小波变换获取物体前表面初始相位,并结合多频相移方法构建优化模型实现相位提取,对其梯度积分实现透明物体三维重建。利用上述理论对透明玻璃与平凸透镜表面的重建效果展开评估,与多频相移方法进行比较,实测3 mm玻璃平板重建误差从21.81μm减小为15.72μm,4 mm玻璃平板精度误差从19.98μm减小至13.46μm,平凸透镜曲率半径误差从39.44μm减小为16.59μm,实现高精度形貌测量。 展开更多
关键词 三维重建 寄生反射 连续小波变换 多频相移 相位偏折测量术
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直接相位偏折测量系统中两显示屏折射误差补偿
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作者 田秀秀 倪育博 +6 位作者 孟召宗 高楠 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《光学精密工程》 北大核心 2025年第9期1377-1387,共11页
在直接相位偏折系统中,由于液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)和透明显示屏(Transparent Display,TD)的特殊结构,光线在测量过程中会发生折射,从而引起相位偏差。因此,提出了一种补偿系统中LCD和TD折射误差的方法。该方法将两显... 在直接相位偏折系统中,由于液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)和透明显示屏(Transparent Display,TD)的特殊结构,光线在测量过程中会发生折射,从而引起相位偏差。因此,提出了一种补偿系统中LCD和TD折射误差的方法。该方法将两显示屏建模为单一的透明层结构,利用光线追踪算法建立测量过程中的折射误差模型,分析光线传播路径并确定求解相位偏差所需参数。之后利用多立体视觉技术结合优化后的信赖域反射算法,标定两显示屏的折射参数,再基于系统中的几何关系分析标定测量过程中的折射角。最后,利用推导出的公式对系统中的深度信息进行补偿,逐像素地修正相位偏差,以提高测量系统的精度。实验结果表明:利用本文所提方法对折射误差进行补偿后,镜面环形台阶面间最大绝对误差从33μm降低至21μm,测量凹面反射镜与平面镜的组合镜面时,面形均方根误差由38.55μm降低至24.92μm,系统的整体测量精度可提高30%~40%。该方法有效减少了两显示屏的折射误差,提高了系统镜面三维形貌的测量精度。 展开更多
关键词 三维测量 直接相位偏折测量术 液晶显示屏 透明显示屏 折射误差
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基于多频相移的相位偏折测量透明物体表面三维形貌 被引量：2
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作者 宿朝阳 王张颖 +7 位作者 倪育博 高楠 孟召宗 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期201-214,共14页
光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行... 光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行有效的三维测量。为解决该问题,文中提出一种基于多频相移的相位偏折法测量透明物体的表面三维形貌。首先,显示屏显示多种不同频率与多步相移结合的正弦条纹,从另外一个角度相机采集物体表面反射的混合条纹。然后,利用最小二乘法迭代将混合条纹进行分离,得到上下表面折叠相位并展开。接着,通过梯度标定确定相位与梯度的关系,根据梯度积分恢复透明物体表面的三维形貌。最后,实验证明所提方法能够有效实现混合条纹的分离,实测透明玻璃板上表面的平均误差从32.4μm减少到5.1μm,结果验证了混合条纹分离方法的有效性,提升了透明物体表面三维形貌测量精度。与已有方法相比,文中方法可以有效避免初始相位值偏差较大带来的影响,缩短计算时间,适用于不同形状透明物体表面三维形貌的测量。 展开更多
关键词 相位偏折测量术 透明物体 多频相移 三维形貌
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条纹投影与相位偏折测量技术研究进展 被引量：17
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作者 刘东 严天亮 +2 位作者 王道档 杨甬英 黄玮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期185-194,共10页
条纹投影和相位偏折测量术可用于精确地测量待测物面形,在全场光学三维轮廓测量领域具有较好的发展前景。首先,介绍了条纹投影和相位偏折测量技术的基本原理,重点是这两种技术中的相位提取技术、摄像机定标技术等关键技术。其次,对条纹... 条纹投影和相位偏折测量术可用于精确地测量待测物面形,在全场光学三维轮廓测量领域具有较好的发展前景。首先,介绍了条纹投影和相位偏折测量技术的基本原理,重点是这两种技术中的相位提取技术、摄像机定标技术等关键技术。其次,对条纹投影和相位偏折测量术这两种测量方法的异同点做了对比。最后,介绍了条纹投影和相位偏折测量技术在提升测量精度和速度方面的发展。为了提升测量精度,主要有校正条纹Gamma效应、提升相位提取精度、摄像机标定精度和相位-高度/梯度标定精度等途径;为了提升测量速度,主要有提升相位提取速度、相位解包裹速度等方法。 展开更多
关键词 条纹投影轮廓测量 相位偏折测量 对比 精度 速度
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双镜面物体共基准形位测量
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作者 何雯静 倪育博 +6 位作者 高楠 孟召宗 杨泽青 张国锋 尹伟 赵洪伟 张宗华 《光学精密工程》 北大核心 2025年第6期850-861,共12页
为实现双镜面物体两个工作面的面形以及相对位姿的同时测量,建立了双镜面物体共基准形位测量系统,设计并制作了一种双镜面标定板来完成系统标定与共基准标定。首先,采用双镜面标定板对构成双镜面物体共基准形位测量系统的两个子系统进... 为实现双镜面物体两个工作面的面形以及相对位姿的同时测量,建立了双镜面物体共基准形位测量系统,设计并制作了一种双镜面标定板来完成系统标定与共基准标定。首先,采用双镜面标定板对构成双镜面物体共基准形位测量系统的两个子系统进行深度标定与横向标定,建立绝对相位和深度、像素坐标和空间X,Y坐标之间的关系;然后,利用空间约束关系进行共基准标定,避免了双镜面标定板制造误差导致的标定精度低的问题,从而将位于两个坐标系下的三维点云转换到一个基准坐标系下;最后,利用所搭建的双镜面物体共基准形位测量系统,分别对镜面台阶和高精度白钢量块进行实际测量实验。实验结果表明:量块两表面间距离平均误差为0.076 mm,说明所提共基准标定方法对双镜面整体三维面形测量的有效性;但子系统所测镜面台阶相邻两面之间距离的最大绝对误差为0.032 mm,说明共基准标定的误差降低了系统的测量精度。后续研究将针对共基准标定方法进行优化,以提高双镜面物体共基准形位测量系统的精度。 展开更多
关键词 相位偏折测量术 双镜面物体 共基准 镜面面形
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基于立体相位测量偏折术的预应力薄镜面形检测 被引量：6
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作者 陈贞屹 赵文川 +2 位作者 张启灿 汉语 刘元坤 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期80-88,共9页
应力抛光技术通过在镜面上施加预定载荷,将包括自由曲面在内的非球面转化为球面进行加工,对加工镜面的形变进行精准检测是实现高精度应力抛光的关键。利用立体相位测量偏折术对预应力薄镜进行镜面面形和形变检测,获得被测镜表面的连续... 应力抛光技术通过在镜面上施加预定载荷,将包括自由曲面在内的非球面转化为球面进行加工,对加工镜面的形变进行精准检测是实现高精度应力抛光的关键。利用立体相位测量偏折术对预应力薄镜进行镜面面形和形变检测,获得被测镜表面的连续相位分布,结合表面法线唯一性与梯度分布积分,最终得到被测镜的高度分布和面形。模拟了系统误差成分,同时采用旋转平均法对系统误差进行标定去除,保证和提高了测量精度。对一块口径320 mm,球面半径5200 mm的预应力薄镜面形和变形量进行测量,静态测量结果与三坐标机测量结果对比,动态应变测量结果与有限元仿真结果对比,分别一致吻合,表明本文方法具备微米级的测量精度,相比于干涉仪和三坐标机更适用于大面形变化的预应力薄镜检测。 展开更多
关键词 光学面形检测 立体相位测量偏折术 系统误差 预应力抛光
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基于相位测量偏折术的反射表面缺陷检测 被引量：5
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作者 陶迁 周志峰 +1 位作者 吴明晖 王立瑞 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1315-1322,共8页
针对机器视觉难以对反射表面进行缺陷检测等问题,本文提出一种基于相位测量偏折术的缺陷检测方法。该方法以LCD屏幕作为结构光源,格雷码图案结合相移图案作为结构光,通过LCD屏幕投射到被测表面,使用单目相机捕捉结构光的反射图案。首先... 针对机器视觉难以对反射表面进行缺陷检测等问题,本文提出一种基于相位测量偏折术的缺陷检测方法。该方法以LCD屏幕作为结构光源,格雷码图案结合相移图案作为结构光,通过LCD屏幕投射到被测表面,使用单目相机捕捉结构光的反射图案。首先对相机捕捉的图案逐个像素进行解码,获得包裹相位和条纹级数;然后进行相位展开并消除误差,生成绝对相位图像;再使用Canny算子对图像进行边缘检测,将投影区域与非投影区域分割;最后在投影区域内使用Canny算子检测出缺陷的边缘,实现表面缺陷的检测与定位。实验结果表明在环境亮度较低且恒定的条件下,相位测量偏折术可高效检测出反射表面上具有形变特征的缺陷,精度为0.1 mm,基本满足对反射表面上多种缺陷进行高精度、高效率、低成本检测的要求。 展开更多
关键词 机器视觉 缺陷检测 相位测量偏折术 格雷码 相移
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车身漆面缺陷的自动检测与定位方法 被引量：1
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作者 蒋良犇 陈正涛 +1 位作者 沈彬 王皓 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期139-144,共6页
针对目前国内汽车制造业中面漆后车身表面缺陷难以非接触高精度检测,得不到缺陷确切位置等问题,这里提出了一种结合相位测量偏折术与双目测距原理的车身漆面缺陷检测定位方法。首先采用四步相移法提取车身反射图像相位,运用格雷码进行... 针对目前国内汽车制造业中面漆后车身表面缺陷难以非接触高精度检测,得不到缺陷确切位置等问题,这里提出了一种结合相位测量偏折术与双目测距原理的车身漆面缺陷检测定位方法。首先采用四步相移法提取车身反射图像相位,运用格雷码进行相位解包裹,再通过判断局部相位突变来提取缺陷;建立缺陷池并通过过滤器去除伪缺陷得到真实缺陷;基于双目测距原理,对检测出的缺陷,取其形状中心再得到具体位置坐标。实验结果表明,该缺陷检测方法能够自动,准确,稳定地检测漆面缺陷;双目测距法能准确地得到缺陷的具体位置,可为后续实现自动打磨提供可靠数据来源。 展开更多
关键词 车身缺陷检测 相位测量偏折术 四步相移 双目测距 缺陷定位
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