一、相位测量的误差问题（论文文献综述）
吴雨祥[1]（2017）在《基于光学三维成像的镜面物体表面质量检测方法研究》文中提出随着科学技术的加速发展,镜面物体的面形检测需求已广泛存在于在光学反射镜制造、半导体工业、抛光模具制造、手机外壳及其玻璃面板制造等领域。在镜面物体的光学三维成像技术中,基于结构光法的相位测量偏折术（phase measuring deflectometry）具有全场测量、非相干、高灵敏度、稳定、经济的优点而受到了研究者们的关注。相位测量偏折术系统结构简单,主要包括一台相机和一个液晶显示屏,其单次测量可以采集几百万个数据点,测量横向分辨率可达1μm,高度分辨率可达1nm。与其他任何测量技术一样,提升测量精度始终是相位测量偏折术的研究重点,本论文重点研究了相位测量偏折术中提升测量精度的方法,对相位测量偏折术系统标定、相位误差补偿、动态测量、测量仪器系统研制等方面开展了研究,在高精度标定方法研究、相位误差补偿方法研究,高精度动态测量方法研究方面取得了创新,具体如下:1.提出了一种基于相位梯度解析表达式的系统标定方法,实现了系统标定的灵活性和标定精度的提升。标定误差是相位测量偏折术中一类主要误差,其将会直接影响从相位恢复的梯度精度。现有的基于系统几何结构的标定技术中,显示屏空间位置标定的过程复杂,且标定精度受多种因素影响。本论文研究的标定方法避免了显示屏空间位置的标定,使用该标定方法的系统测量精度相对于使用几何结构标定方法时提升了2.5倍。2.为提升相位测量偏折术的相位精度,研究了相位误差的抑制方法。该研究内容分为以下三点:第一,研究了低反射率的类镜面物体测量时的随机相位误差过大的问题,当待测镜面物体具有很低的镜面反射率时,从条纹中提取的相位中的随机误差将会明显增大,这会对测量的梯度和曲率分辨率产生很大影响,本论文推导了随机相位误差随系统参数之间的关系的解析表达式,并用仿真和实验验证了随机相位误差随各参数间的关系,基于该研究结果可以对获取高质量的条纹进行指导;第二,研究了成像系统非远心时的非线性载频畸变问题,当成像系统的光路非远心时,相机拍摄到的正弦条纹的空间频率将不会是一个恒定不变的量,而是一个与空间变量相关的函数,本论文基于非线性载频的解析表达式,提出了一种具有简单拟合形式的非线性载频移除方法,该方法对比现有的多项式拟合法,在不降低精度的条件下,将处理速度提升了6倍;第三,研究了相位测量偏折术中多义性相位误差问题,本论文推导了不含多义性误差的相位梯度完整的解析表达式,基于该解析表达式,通过在系统中加置一个分束镜,设计了一种基于同轴系统的低多义性误差系统设置方案,使用该方案后,当待测物体表面角度小于5°时,系统多义性误差降低至普通光路系统误差的10%。3.建立了结构光三维成像中的不连续边界附近误差模型,并提出了高效的误差补偿算法。当待测物体表面存在反射率或者几何不连续边界时,结构光三维成像技术的测量结果会在不连续边界附近的区域产生一边凸起一边凹陷的误差,本论文建立了该误差的模型,并基于此提出了一种误差消除算法,在测量有圆孔的金属平板并估算圆孔的半径和圆心的实验中,在消除了不连续边界区域误差后,圆孔周边的测量高度精度提升了4倍,测量的圆孔半径测量精度提升了4到10倍,圆心误差也有一定程度的抑制。4.提出了一种基于正交彩色复合条纹的动态测量方法,解决了相位测量偏折术现有动态测量方法中频谱混叠严重的问题。对比与现有的方法,该方法大大降低了由于频谱混叠问题导致的相位误差,并使得相位提取精度提升了4倍。5.研制了横向分辨率44μm,视场大小108mm×90mm,梯度和高度分辨率可达4.5μrad和1nm的镜面物体测量系统,该系统结合自编的同步自动投射和拍摄软件,实现了一键测量。将该系统对硅晶片的测试结果与激光干涉仪的测试结果比对,它们在面形三维形貌（同为中间高四周低的抛物面）、高度峰谷值（都约为300nm）、面形均方根值（88nm和72nm）上都非常吻合。将测量球面镜的高度结果与其标称的高度结果对比,得到所研制系统的测量均方根误差是182nm。
左超,陈钱,孙佳嵩,Anand Asundi[2]（2016）在《基于光强传输方程的非干涉相位恢复与定量相位显微成像:文献综述与最新进展》文中提出相位恢复与定量相位成像是光学测量与成像技术领域的一个重要课题。传统干涉测量法依赖高度相干光源的干涉叠加,干涉装置复杂,测量环境要求苛刻,引入的散斑噪声极大地限制了传统干涉测量法在显微成像领域的应用。光强传输方程（TIE）作为最具代表性的相位恢复方法之一,为定量相位成像提供了一种新的非干涉手段。近些年来,该方法在国内外得到广泛研究与关注,发展迅速,成果显着,在自适应光学、X射线衍射光学、电子显微学、光学显微成像等领域展现了巨大的应用潜力。从光强传输方程的基本原理、方程求解、光强轴向微分的差分估计、部分相干成像与光场成像等几方面综述了光强传输方程在光学成像领域,特别是定量相位显微成像领域的研究现状与最新进展,并针对现存问题以及今后的研究方向提出了建议。
王洋[3]（2014）在《基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究》文中进行了进一步梳理非接触三维自动测量是人们普遍关注的问题，在工业生产和现实生活中有着广阔的应用前景。其中，采用时间编码方式的结构光三维测量方法成为最为重要的发展方向，特别是模拟编码结构光法因具有采样密度高、分辨率高、测量速度高的优点而成为一种最具实用性和发展潜力的方法。然而，折叠相位误差和折叠相位展开一直是制约其发展和应用的两个关键难题。因此，本文针对编码结构光三维测量方法进行研究，提出基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法，包括简便快速的相位展开方法和效果显着的折叠相位误差校正方法，以实现复杂景物表面三维形状测量的目的。在现有的相位展开方法中，中国剩余定理以其最大相位展开范围成为最具发展前景的相位展开方法，但其抗干扰能力差，运算速度慢，难以直接应用于工程实际。因此，本文在定义实数剩余测量误差容限的前提下，提出基于实数剩余小数差判据的中国剩余定理工程化快速求解算法。通过理论仿真实验，从不同类型实数剩余测量误差和大数据量的运算结果，对本文提出的方法定量定性地进行验证和评价。结合余弦相移、三角形相移和梯形相移折叠相位获取方法，提出基于中国剩余定理工程化快速求解方法的模拟编码结构光编解码方法，根据装置数学模型获得景物表面的三维信息。通过分析编码图像随机噪声引起的折叠相位测量误差，确定编码图案的编码节距和灰度调制范围，完成投射编码图案设计。针对平面和球面进行仿真实验，验证本文三维测量方法的有效性，同时与外差展开法和CRT搜索法进行仿真实验对比分析。在通过实验获取相机—投影仪灰度响应实验曲线的基础上，针对装置伽马响应非线性导致的折叠相位测量误差，提出并实现一种快速全量程折叠相位误差校正补偿方法，其中结合编码图案预编码与折叠相位补偿来实现测量范围内折叠相位测量误差的校正补偿。对该相位误差校正方法进行理论分析和实验验证。基于本文方法构建三维测量装置，建立该装置的无约束非线性映射数学模型，给出装置标定方法并完成标定实验。基于本文提出的三维测量方法和构建三维测量装置，进行三维测量实验。实验包括，本文测量装置数学模型的验证实验，本文工程化解法的验证实验，本文测量方法的验证实验，本文测量方法和测量装置测量准确度实验和复杂表面测量实验，本文相位误差校正方法效果对比实验，本文方法与外差法三维测量对比实验等。根据上述实验结果，对本文方法和装置进行评价。本文的研究为模拟编码结构光三维测量提供展开准确度高、展开范围大的编解码方法、实验方法及理论依据，为促进结构光三维测量技术发展及其工程应用提供基础。
蔡柏林[4]（2020）在《基于条纹投影的三维测量关键技术研究》文中认为相位测量轮廓术作为目前研究较为热门的一种结构光三维重建技术,已经较为广泛地应用在军事、农业、娱乐、医学和科学研究等领域中。现阶段,研究者们集中于快速相位展开算法和高速动态三维测量的研究,而忽略对系统标定和精确相位展开算法的优化研究。同时向高精度、高速率和多场合等方向发展过程中,仍然面对诸多问题和挑战。基于此,本文对影响基于条纹投影系统的相位测量技术精度的摄像机标定、投影仪标定、精确相位展开算法和不同场景下三维重建等关键问题进行了研究,针对其中的问题提出了可靠的解决方案,保证了相位测量轮廓术的精度。本文的研究内容可以概括为:1.结构光系统中摄像机的标定:现有摄像机标定技术很难对离焦场景中的摄像机进行精确标定。本文基于相移算法的技术特点,提出了三种适应离焦摄像机的标定方法。这些方法简化了标定工作,能够实现精确的离焦摄像机标定。其中彩色契形圆光栅阵列对彩色摄像机的离焦标定提供了解决方案。实验证明了这三种方法的有效性。2.投影仪的标定:一般投影仪标定是将投影仪视为伪摄像机,通过摄像机像面特征点坐标与投影仪像面相位分布的约束关系,求解出投影仪像面的“特征点”坐标。但是并未考虑设备非线性问题对标定的影响。本文使用希尔伯特变换对标定过程中的相位误差进行补偿,提高了投影仪标定精度。3.相位展开算法:时间相位展开算法中,由于环境随机噪声或设备离焦等问题造成的相位误差,导致绝对相位展开失败或较大的相位误差。本文结合截断相位性质,提出了基于半周期校正的灰度编码法和K-means算法优化的相位编码法,这两种方法能够消除相位展开误差。基于数列编码提出了优化的变移相法,测量过程中只需要4幅图像,适用于高速动态的三维重建并提高了条纹频率。4.多场景三维重建:利用伪双目视觉模型,推导绝对相位与空间坐标之间的关系,将图像坐标转换成空间三维坐标,实现了目标物体的三维点云重构。对不同场景中的目标物体进行了三维重建,如投影仪聚焦下的静态和动态目标物体的重建,投影仪离焦下的静态目标物体重建。实验中对比了文中提出的相位展开方法的性能,证明了方法的有效性。
宋莹[5]（2014）在《全息光栅曝光系统干涉条纹静态及动态相位锁定技术研究》文中提出干涉场曝光是全息光栅制作的关键步骤，全息光栅曝光主要方式包含静态干涉场曝光和扫描干涉场曝光，两种方式均要求曝光过程中干涉条纹与光栅基底间保持固定的相位关系，干涉条纹相位稳定性决定了光栅的性能。在静态干涉场曝光过程中，利用干涉条纹静态相位锁定技术，可以有效降低外部环境造成的干涉条纹漂移，提高曝光质量，提升光栅性能。扫描干涉场曝光方式在大面积全息光栅制作上具有优势，在曝光过程中，利用动态相位锁定技术实时调整干涉条纹的相位，以补偿工作台运动误差造成的相邻扫描段干涉条纹相位不匹配，这是扫描干涉场曝光方式成功与否的关键。为进一步提高全息光栅曝光技术水平，满足科学研究领域对高性能大尺寸全息光栅的迫切需求，本文对全息光栅曝光系统干涉条纹静态及动态相位锁定技术进行了深入的研究。第一，分析了平面全息光栅静态曝光系统中干涉条纹相位变化对曝光对比度和光栅掩模槽形的影响。将干涉条纹的相位变化分为线性漂移、正弦漂移和高频振动三种形式，通过理论分析和数值计算的方法，得到如下结论：线性漂移和正弦漂移会降低曝光对比度，使通过曝光量进行槽形控制变得困难，相位小幅度高频振动对曝光对比度和掩模槽形影响较小。文中通过静态相位锁定系统抑制干涉条纹的低频漂移。第二，提出了一种移频式静态相位锁定方法，并依据此方法设计了一套静态相位锁定系统。通过莫尔条纹法间接探测干涉条纹的相位变化，利用声光调制器件（AOM）调整曝光光束频率，对干涉条纹的相位变化进行校正。给出了相位调整系统和控制器设计方法，分析了AOM对曝光参数的影响。实验结果表明：干涉条纹的低频漂移得到了有效抑制，相位变化能够控制在±0.02个条纹周期（3σ）以内，满足全息光栅曝光要求。第三，对动态相位锁定中涉及的关键方法与技术进行了深入研究。应用双频激光干涉仪实现了工作台位移的纳米级精度测量。引入外差干涉测量方法，高精度测量干涉条纹的相位变化量，根据测量原理设计差频测量光路。为提升系统带宽，采用高性能差频计算板卡以硬件接口方式进行数据提取，完成对工作台位移与相位测量数据的高速采集。依据上述原理，搭建了基于PXI及FPGA板卡的相位锁定控制系统，该系统具有强大的实时数据处理能力与多功能协调控制能力，开发了控制系统软件。第四，建立动态相位锁定参考值数学模型，设计控制系统校正算法。分析了扫描曝光过程中造成干涉条纹相位无法匹配的误差因素，建立了具有普遍应用意义的统一参考值模型。给出两种应用情况下的演化参考值模型I和演化参考值模型II。针对工作台精度受限的情况，对演化参考值模型II进行了简化和改进。建立了被控对象的传递函数，应用阶跃响应法和频率响应法对系统传递函数进行了辨识，确定系统带宽，设计了校正算法并对其进行了仿真验证。第五，对动态相位锁定精度进行了分析计算，完成动态相位锁定系统工程实现，并在国内首次以扫描曝光方式制作出80mm×70mm的全息光栅。详细计算了工作台位移和干涉条纹相位测量精度，讨论了干涉条纹周期测量误差对动态相位锁定的影响。相位锁定实验结果显示固定相位锁定精度可以达到6.43nm（1800l/mm，3σ），其中低频分量可以达到2.75nm（小于500Hz，1800l/mm，3σ）。可实现纳米级稳态精度的干涉条纹相位移动。扫描曝光过程中，干涉条纹相位动态跟随精度达到18.07nm（1800l/mm，3σ），对影响曝光的低频分量可以控制在2nm（小于300Hz，1800l/mm，3σ）以内。
杨涛[6]（2015）在《激光外差干涉大范围位移和角度同时测量系统的设计与实现》文中认为随着微电子技术、超精密加工技术和生物医学工程等高新技术的迅速发展，对纳米测量技术及仪器提出了更高的要求，大范围、高精度的多自由度测量系统已成为纳米测量技术研究的重点，位移和角度的同时测量是实现多自由度纳米测量的关键，越来越受到人们的重视。本论文基于法拉第效应的线偏振光正交返回方法，详细研究了激光外差干涉大范围位移和角度同时测量的相关理论和技术，设计了实现位移和角度同时测量的光路结构，建立了位移和角度同时测量的数学模型，并进行了非线性误差的分析，研究了激光外差干涉信号处理方法，通过相关实验，验证了位移和角度同时测量方法的可行性和有效性。本论文的主要研究工作和创新之处如下：（1）综合分析了纳米位移和角度测量的国内外研究现状，描述了激光外差干涉原理和法拉第旋光效应；以基于法拉第旋光效应的线偏振光原路返回光路结构为基础，设计了激光外差干涉大范围纳米位移和角度同时测量的系统方案，提出了基于法拉第效应的激光外差干涉大范围纳米位移和角度测量方法，完成了位移和角度同时测量系统的光路结构及机械结构设计。（2）针对设计的位移和角度同时测量系统方案，确定了光路结构中各光学元件布局及部件的位置关系，定义了光路结构的平衡位置；从被测量对象的各种运动方式出发，分析了测量镜在平动时两路光程差，分别针对被测量对象的顺时针方向和逆时针方向的转动情况，推导出两路光程差与转动角度的关系，归纳出了两路光程差与转动角度的一般表达式，导出测量位移和角度与两路光程差的关系，建立了激光外差干涉位移和角度同时测量的数学模型；分别从自平衡位置开始的运动和任意位置开始的运动两种情况，讨论了位移角度同时测量方法，得出了两种情况下的位移和角度测量的具体公式，并讨论了位移角度的测量范围与测量精度；仿真结果表明：当取两束光间距为150mm，角度测量范围约为11.0，沿X轴方向运动的位移测量分辨率为0.293nm，当两路光程差为1nm时，系统角度测量分辨率达0.0001°。（3）研究了采用法拉第旋光效应进行激光外差干涉大范围、高精度位移和角度测量的非线性误差。从测量系统的光路结构出发，讨论了非线性误差产生的根源；分析了激光光源、偏振分光镜、旋光器、虚反射和检偏器安装误差等的非线性误差，建立了测量系统非线性误差分析的综合模型；讨论了各误差源对测量系统误差的综合影响，提出了一些改善非线性误差的方法和措施；理论分析和仿真结果表明：激光光源、偏振分光镜和旋光器中的线偏振光的偏振混叠误差和频率混叠误差是构成测量系统非线性误差的最主要来源，最大频率混叠非线性相位误差达0.6，最大偏振混叠非线性相位误差达0.45。（4）研究了激光外差干涉信号处理方法，设计了干涉信号预处理电路，实现对高频干涉信号的降频、波形变换、波形的优化等，为可编程器件对信号的处理提供了基础。基于参考信号，建立了四个彼此相位差为90o的边界，根据测量信号过边界的次数，实时确定被测量对象的运动方向及整数计数；提出了一种四区间过边界检测的激光外差干涉信号处理方法，解决了测量信号初始相位不等于零相位差时测量相位的不连续问题，给出了具体的相位补偿方法。以信号发生器输出信号作为测量信号和参考信号，进行了小相位测量和大相位测量模拟实验，实验结果表明，提出的信号处理方法能正确判定被测量对象的运动方向，并对测量相位进行实时补偿，在稳定性实验中，测量误差平均值为-0.0401，标准偏差0.0683，相应于激光波长为632.8nm的位移测量系统，系统的位移测量精度优于0.1758nm。（5）根据设计的基于法拉第旋光效应的激光外差干涉测量系统光路结构，搭建了单路激光外差干涉测量系统，进行了测量系统的稳定性实验、纳米级位移测量实验、微米级和毫米级位移测量实验，检测了系统的纳米级、微米级和毫米级运动时的位移测量精度及稳定性，在此基础上，还搭建了基于法拉第旋光效应的激光外差干涉位移和角度同时测量系统，检测了系统角度测量范围及测量精度，以精密直线位移工作台为被测对象，进行了位移和角度同时测量实验。实验结果表明：平台静止不动时，位移测量稳定性优于5nm；纳米级位移实验时，测量误差平均值优于10nm，标准偏差优于8nm；微米级和毫米级位移测量实验时，测量误差平均值优于1μm，标准偏差优于3μm；角度测量范围约为4.3°，角度测量分辨率优于0.0001°；位移和角度同时测量实验中，位移误差的平均值及标准偏差均处于微米级，转角偏差在10-5°范围以内，这与工作台自身技术参数较为一致。以上实验结果验证了提出的位移和角度同时测量方法及设计的测量系统的可行性和实用性。
唐苏明[7]（2015）在《三维曲面测量的编码结构光技术研究》文中指出结构光三维测量技术具有非接触、精度高、速度快、低成本、大工作距离、适用范围广以及易于实现等特点,广泛应用于机械制造、工业检测、逆向工程、物体识别、虚拟现实和医学诊断等领域。尽管许多研究者对结构光三维测量技术中的单幅图像三维测量法和多幅图像三维测量法进行了大量研究,开发了众多不同的测量系统,但由于测量过程中存在许多复杂影响因素,如:物体表面颜色、阴影、遮挡、纹理、陡坡、互反射效应、离焦效应、子表面散射效应、光源的不稳定性、亮度噪声和环境光等,测量精度有待于进一步提高。因此,本文以结构光系统参数标定、单幅图像三维测量法中的彩色编码结构光、多幅图像三维测量法中的聚焦投影相位测量轮廓术和离焦投影相位测量轮廓术为研究对象,力图进一步提高结构光系统参数的标定精度和在复杂因素影响下彩色编码结构光的解码精度、聚焦投影相位测量轮廓术和离焦投影相位测量轮廓术的解卷绕精度。系统参数标定是结构光三维测量技术中的关键问题之一,其标定精度直接影响三维测量的精度。为此,本文提出了一种简单、高精度的系统参数标定算法。该算法通过投影采用伪随机编码原理生成彩色编码图案结合射影变换原理建立摄像机图像和投影仪图像之间的对应关系,根据此对应关系,将棋盘格角点在摄像机图像上的坐标转换至投影仪图像上,从而实现摄像机和投影仪的同时标定,再利用彩色编码图案的桥梁作用对系统的外参数进行了整体优化,进而完成系统标定。此算法简单、有效、适宜于现场标定,且标定精度可达0.3像素。彩色编码结构光在拍摄图像成像过程中受到物体表面颜色、阴影、遮挡、纹理、陡坡和颜色串扰等复杂因素的影响,导致解码精度下降。本文针对彩色高斯条纹和彩色带状条纹提出了两种解码方法以提高解码精度,即:硬值解码方法和软值解码方法,具体分为三步:首先采用相应的特征检测方法获取特征点的具体位置信息;然后利用模糊C均值聚类算法和颜色分辨能力较强的颜色特征识别特征点的颜色;最后利用分步窗口匹配方法确立特征点之间的对应关系。两种解码方法的不同之处在于硬值解码方法是利用特征点的实际码字进行特征匹配,而软值解码方法是利用特征点的模糊码字进行特征匹配。此外,在采用时空分析法获得基准数据的基础上,通过实验证明了采用与传感器和物体表面反射率相关度较大,而与照射光的波长、方向和强度、以及物体表面方向等因素相关度较小的颜色特征进行颜色识别时能获得很好的颜色识别效果;软值解码方法的解码精度高于硬值解码方法;硬值解码方法的解码速度优于软值解码方法。聚焦投影相位测量轮廓术由于测量过程中存在互反射效应、离焦效应和子表面散射效应等因素,导致解卷绕精度下降。为此,本文提出一种与微相移方法相比具有更小卷绕相位误差的微相位测量轮廓术以减小复杂因素的影响,从而提高解卷绕精度。该方法将投影光栅图像的频率限制在一个高频窄带内。此外,利用健壮中国剩余定理与多步相移的卷绕相位标准差,结合微相移的定义,提出了微相位测量轮廓术的选频准则,然后采用封闭式健壮中国剩余定理算法对微相位测量轮廓术进行精确地解卷绕。最后通过实验证明了提出的微相位测量轮廓术在选择符合选频准则的频率时不仅能够有效地减小三维测量过程中由复杂因素所带来的影响,且具有精度高、效率高、鲁棒性强等特点。与聚焦投影相位测量轮廓术相似,离焦投影相位测量轮廓术在测量过程中同样存在复杂因素的影响。本文在介绍各种一维离焦投影条纹法和二维离焦投影条纹法后,利用蛇形扫描法改进二维离焦投影条纹法中的Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法以生成更理想的正弦光栅条纹,然后从理论角度分别全面地比较研究一维离焦投影条纹法和二维离焦投影条纹法,仿真证明了在一维投影离焦条纹生成法中最优脉宽调制方法在相移步数和条纹周期一定,而离焦度不同的情形下,其卷绕相位误差小于二值方波条纹方法、正弦脉宽调制方法和三值正弦脉宽调制方法;在二维投影离焦条纹生成法中,改进的Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法的卷绕相位误差小于Bayer有序抖动算法、Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法、Stucki误差扩散抖动算法。然后,提出了一种混合离焦投影相位测量轮廓术以减小复杂因素对解卷绕精度的影响。该方法利用最优脉宽调制方法和改进的Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法分别离焦投影生成高频光栅条纹和低频光栅条纹,结合四步相移算法和多频相位解卷绕法获得对应性。最后通过实验证明了提出的混合离焦投影相位测量轮廓术不仅能够有效地减小由复杂因素产生的影响,而且解卷绕精度远远高于单独采用基于最优脉宽调制方法的相位测量轮廓术和基于改进的Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法的相位测量轮廓术。最后,本文开发了一套以结构光三维测量技术为核心的三维面形测量系统,并以航空发动机叶片为试验对象开展了探索性三维测量,测量效果良好。
王北一[8]（2018）在《条纹结构光三维测量中多频相位展开与高亮抑制方法研究》文中提出条纹结构光三维测量技术以其高准确度、高效率和非接触的优点在高速检测、产品开发、质量控制、反向工程等领域得到广泛的应用和发展。其测量准确度随着硬件设备和图像处理技术的发展而大幅度提高,但针对复杂被测物,其容错能力、抗干扰能力较弱,从而制约了其实用性。为此,本文研究采用普通条纹结构光三维测量方法,针对复杂被测物受相位展开方法和表面特性影响带来的测量误差,研究多频相位展开方法、表面高亮抑制方法及其装置。1.本文对于目前展开相位的复杂计算,范围有限和波长位置跃跳导致大误差的问题,提出一种双频条纹结构光相位展开方法,建立其数学模型。进而,针对实际应用环境,对提出的相位展开方法进行了误差分析,推导其误差容限。通过三维测量与抗干扰能力仿真验证实验,在有干扰和无干扰环境下,验证双频相位展开数学模型和误差分析的正确性。2.针对现有多频模式时间相位展开方法,即多频分层、多频外差和多频数论,通过测量原理阐述、测量误差分析、数值仿真实验与本文双频条纹结构光相位展开方法进行对比研究。鉴于投射图案起止点存在跃跳误差问题,提出一种错位双频条纹结构光相位展开方法,完成其理论分析和数值仿真验证。3.为进一步拓展条纹结构光量程,或在同量程范围内提高相位展开方法的抗干扰能力,将双频相位展开方法拓展到三频相位展开方法。建立其数学模型,对提出的相位展开方法进行误差分析,推导其误差容限。分析条纹结构光组合的等效波长,给出最优频率组合准则。通过三维测量与抗干扰能力仿真验证实验,在有干扰和无干扰的仿真环境下,验证三频相位展开数学模型和误差分析的正确性,以及在误差、抗干扰能力方面的有效性。4.针对条纹结构光测量过程中高亮区域导致测量失效,提出基于线性扩散板的高亮抑制方法,推导出入射光线经过线性扩散板之后的辐射照度与高亮点反射光线的辐射亮度表达式,建立了基于辐射度量学的线性扩散板抑制高亮原理模型。为进一步消除高亮区域,针对现有高亮抑制算法存在复杂的图像分割问题,提出反射分量分离理论与基于优先级的像素填补方法相结合的强反射表面高亮抑制图像处理算法。5.提出和实现条纹结构光三维测量的高亮抑制方案和装置,针对典型表面和复杂表面进行三维测量实验。实验表明,双频和三频条纹结构光相位展开方法能有效抑制跃跳误差、运算简洁、测量效率较高。进行了基于线性扩散板的物体高亮抑制实验与基于反射分量分离与优先级像素填补方法相结合的高亮抑制实验。对不同形状、不同光滑度的强反射表面物体在进行三维重构实验和定性与定量分析。本文研究为条纹结构光三维测量相位展开和高亮抑制提供了理论支撑和实验依据,对促进条纹结构光三维测量技术工程应用具有实际意义。
张万祯[9]（2015）在《数字投影结构光三维测量方法研究》文中指出人类所处的物理世界空间是三维的,任何实物都以三维的方式呈现。随着社会的进步发展,三维信息获取技术面临越来越大的社会需求。数字结构光三维测量方法作为当前重要的测量手段,一直是研究的热点之一。但该技术仍然受到投影非线性效应和相位解包裹两大难题的制约。围绕数字投影结构光三维测量方法中的两个难点问题,论文开展了基于参考平面法的投影非线性效应研究和离焦Dither结构光图案的相位特性研究,分别提出了两种克服非线性效应的数字投影结构光三维测量新方法；然后,论文通过对克服非线性效应的绝对相位编码方法的深入研究,提出两种克服非线性效应的阶梯相位编码新方法和一种克服非线性效应的绝对相位编码方法的定标与三维重构新方法。论文主要工作内容包括四个方面：1、论文研究了数字投影非线性效应对基于相移法的参考平面结构光三维重构的影响关系,提出了相应的相位轮廓误差公式,在此基础上分析了误差波动振幅与相位、消相位轮廓误差平面位置和极大相位轮廓误差位置等重要特性,并通‘过相关实验证实了理论推导的消相位轮廓误差位置等误差特性关系。2、论文在深入阐述了离焦二元编码结构光三维测量方法的编码原理与离焦特性的基础上,对离焦Floyd-Steiberg Dithering算法正弦结构光图案的相位偏移特性进行研究,发现由于该算法的非对称式误差扩散将导致相位偏移量；通过模拟分析和实验验证,获得了该算法中两种扫描方式对不同条纹宽度、不同离焦量和不同相移步数的投影结构光图案产生的相位偏移量误差结果。3、论文对投影结构光三维测量的非线性效应克服方法进行了研究,提出了三极脉宽编码的二元编码转换方案和基于参考平面滤波的结构光投影非线性校正方法,实现了在避免投影仪非线性效应标定的情况下的非线性效应消除。（1）三极脉宽编码的二元编码转换方案利用两组二元结构光编码图案代替一组三极脉宽编码图案,在避免投影仪非线性效应标定的情况下,实现了三极脉宽编码方法的无非线性效应三维测量效果。（2）基于参考平面滤波的结构光投影非线性校正方法从滤除非线性谐波项的参考平面的结构光图像中获取误差相位的相位补偿表,用于对场景相位图进行相位误差补偿,在避免投影仪非线性效应标定的情况下,大大消除结构光三维测量的非线性效应误差。4、论文对克服非线性效应的绝对相位编码技术进行研究,提出了两种阶梯相位编码方法（对称式和非对称式二元区块相移编码方法）和一种基于绝对相位三维映射的离焦系统三维重构方法。即：（1）两种新的阶梯相位编码方法（对称式和非对称式二元区块相移编码方法）只需要简单的二元区块进行图案编码,并利用传统等步距相移算法解码,在避免投影仪非线性效应标定的情况下,实现对场景图像进行多级阶梯相位编码。（2）基于绝对相位三维映射的离焦系统三维重构方法,利用双频离焦二元结构光编码方法,在避免投影仪非线性效应标定的情况下,获得场景绝对相位编码；利用每个点的绝对相位编码直接映射到三个空间维度坐标的方法,获得三维重构图像,消除了某个坐标信息对其他坐标的误差影响；通过“已知平面点的三维重构”的方法,获得三维标定信息,无需高精度的标定器件即可实现简单精确的系统标定。通过本论文的研究工作,数字投影结构光三维测量方法的非线性效应特性更加清晰明确,而克服其非线性效应的手段也进一步丰富,为该方法的实用化提供了保障。
李永生[10]（2014）在《高级时序InSAR地面形变监测及地震同震震后形变反演》文中指出差分干涉测量技术（Differential interferometry technique, D-InSAR）是在InSAR技术基础上发展起来的，主要应用于测量地表微小形变。随着差分干涉测量技术在地震形变，火山活动，冰川运动，城市地面沉降以及山体滑坡等监测领域的广泛应用，实际研究中存在很多局限性，比如轨道参数误差、地形数据误差、大气延迟误差、时空去相关引起的相位解缠误差以及系统噪音误差等。这些因素成为InSAR高精度形变探测应用的主要限制。InSAR时序分析方法是目前解决常规D-InSAR处理过程中各种精度制约因素的主要方法之一。本文以InSAR时序分析中几个关键技术问题为研究目标，开展InSAR时序关键技术研究，本文取得的创新点如下：（1）在传统相干点提取方法的基础上，提出了一种新的提取方法：满秩相干点。该方法将干涉冗余网络图中节点和边结合起来构建满秩矩阵，并依此作为相干点提取指标。实验结果表明满秩相干点提取法不仅能有效提高相干点的空间分布密度，而且能保留相干点的最优测量精度。（2）本文将大气延迟相位分成三种分量，即长波长大气相位，短波长大气相位以及地形相关的大气相位。在此基础上，利用网络法分别对三种类型大气延迟相位进行校正。网络法可以估算出每个时刻的大气延迟误差，再重构每一幅干涉图的大气延迟误差。实验结果分析表明，采用网络法能精确模拟出每个时刻大气延迟误差和每幅干涉图中的大气延迟相位。（3）离散点相位解缠误差是时序分析过程中主要误差源之一，直接影响后续时序分析结果的精度。本文提出一种利用网络闭合环残差方法，对离散相干点相位解缠误差进行检测和校正。该方法可以有效识别出离散相干点解缠相位中相位跳变，同时，本文也介绍了离散相干点解缠相位跳变校正的方法。（4）本文基于相干矩阵满秩条件提出一种新的InSAR时序反演策略。利用干涉冗余网络图中各条边和节点之间的关系，采用最小二乘方法解算各个时刻点的形变特征，以有效解决传统InSAR时序反演过程中的秩亏问题。通过Bam地震震后时序形变场提取，羊八井电站地热开采地下水引起地面沉降监测以及北京市地面沉降监测等几种典型应用中验证了该方法的有效性和精确性。在关键技术突破的基础上，本文利用提出的新方法获取了2008年10月6日西藏当雄Mw6.3地震同震形变和震后地表形变时序。研究发震断层参数和震后运动过程的动力学机制。利用同震形变反演得到断层几何参数及滑动分布模型为先验知识，以InSAR时序方法获得震后形变时序资料为约束，分别利用震后余滑模型和震后黏弹性松弛模型研究当雄地震震后断层的运动过程，同时对青藏高原南部中低地壳或者上地幔的黏性系数进行估计，并给出了最优拟合解。
二、相位测量的误差问题（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、相位测量的误差问题（论文提纲范文）
（1）基于光学三维成像的镜面物体表面质量检测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光学三维成像技术及其意义 |
| 1.2 三维测量技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 接触式三维测量技术 |
| 1.2.2 非接触式三维测量技术 |
| 1.3 相位测量偏折术中存在的问题 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第二章 相位测量偏折术理论分析和关键技术研究 |
| 2.1 相位测量偏折术理论分析 |
| 2.1.1 相位测量偏折术的相位梯度关系 |
| 2.1.2 梯度测量技术特性分析 |
| 2.1.3 相位测量偏折术的关键算法 |
| 2.2 相位测量偏折术系统参数分析 |
| 2.3 相位测量偏折术系统标定 |
| 2.3.1 相机标定 |
| 2.3.2 相位测量偏折术系统几何结构的标定 |
| 2.3.3 基于相位梯度解析表达式的新标定方法研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 相位测量偏折术相位误差分析和消除方法研究 |
| 3.1 相位测量偏折术随机相位误差与非线性响应误差分析与消除 |
| 3.1.1 相位误差源分析 |
| 3.1.2 相位误差特性分析 |
| 3.1.3 相位误差特性与误差消除方法的实验研究 |
| 3.2 相位测量偏折术相位载频非线性畸变分析及消除方法研究 |
| 3.2.1 相位测量偏折术相位非线性载频解析模型 |
| 3.2.2 一种基于非线性载频解析模型的非线性载频移除方法原理 |
| 3.2.3 新的非线性载频移除方法的实验研究 |
| 3.3 单相机系统多义性分析以及消除方法研究 |
| 3.3.1 不含多义性误差的相位梯度关系解析表达式推导 |
| 3.3.2 一种低多义性误差的系统及其仿真和实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结构光三维成像技术中不连续区域误差补偿方法研究 |
| 4.1 结构光三维成像方法的不连续区域误差补偿的研究意义 |
| 4.2 不连续区域误差分析及误差补偿算法研究 |
| 4.2.1 条纹投影法结构光三维测量的基本原理 |
| 4.2.2 不连续区域误差产生机理 |
| 4.2.3 不连续区域误差模型 |
| 4.2.4 不连续区域误差消除算法 |
| 4.3 基于傅里叶描述子的亚像素边界检测方法研究 |
| 4.3.1 基于傅里叶描述子的亚像素边界检测方法的数学模型 |
| 4.3.2 基于傅里叶描述子的亚像素边界检测方法仿真和实验研究 |
| 4.4 不连续区域误差补偿实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 相位测量偏折术动态测量方法研究 |
| 5.1 基于正交彩色复合结构光编码方式的动态测量方法 |
| 5.2 正交彩色条纹颜色通道串扰问题仿真分析 |
| 5.3 基于正交彩色条纹的相位测量偏折术动态测量实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于相位测量偏折术的镜面物体测量系统研制及应用 |
| 6.1 基于相位测量偏折术的测量系统研制 |
| 6.2 基于相位测量偏折术的手机壳表面质量检测 |
| 6.3 基于相位测量偏折术的硅晶片表面质量检测 |
| 6.4 基于相位测量偏折术的光学反射镜表面质量检测 |
| 6.5 系统误差分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 折叠相位编解码方法研究现状 |
| 1.3 折叠相位展开方法研究现状 |
| 1.4 折叠相位校正补偿方法研究现状 |
| 1.5 课题的来源及主要研究内容 |
| 第2章 测量装置数学模型建立与标定方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 测量装置无约束非线性映射数学模型建立 |
| 2.2.1 有约束非线性映射模型 |
| 2.2.2 无约束非线性映射模型 |
| 2.3 测量装置标定方法 |
| 2.3.1 相机标定 |
| 2.3.2 测量装置结构参数标定 |
| 2.4 数学模型验证实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 中国剩余定理工程化求解算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 广义 CRT 敏感误差分析 |
| 3.3 实数剩余小数差判据 |
| 3.3.1 实数同余方程组解不存在敏感误差的条件 |
| 3.3.2 实数剩余小数差判据 |
| 3.3.3 判据充分性分析 |
| 3.4 中国剩余定理的工程化求解算法 |
| 3.5 CRTEA 验证实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于 CRTEA 的模拟编码结构光三维测量方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于 CRTEA 的余弦相移编码结构光三维测量方法 |
| 4.3 基于 CRTEA 的三角形相移编码结构光三维测量方法 |
| 4.4 基于 CRTEA 的梯形相移编码结构光三维测量方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 折叠相位误差的校正补偿及三维测量实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维测量装置 |
| 5.3 三维测量装置的标定 |
| 5.4 折叠相位误差的校正补偿 |
| 5.4.1 折叠相位误差的校正 |
| 5.4.2 编码图案伽马估计值的获取 |
| 5.4.3 折叠相位误差校正实验 |
| 5.5 三维测量实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）基于条纹投影的三维测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光学三维重建方法 |
| 1.1.1 被动式测量法 |
| 1.1.2 主动式测量法 |
| 1.2 相位测量轮廓法研究现状 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 研究内容与章节安排 |
| 第二章 摄像机标定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 摄像机模型 |
| 2.2.1 线性模型 |
| 2.2.2 非线性模型 |
| 2.2.3 离焦图像模糊原理 |
| 2.3 标定算法 |
| 2.3.1 张正友标定法 |
| 2.3.2 相移光栅标定法 |
| 2.4 单一同心圆光栅 |
| 2.4.1 同心圆光栅生成 |
| 2.4.2 圆心检测 |
| 2.4.3 内参数估计 |
| 2.4.4 模拟标定实验 |
| 2.4.5 真实标定实验 |
| 2.5 同心圆光栅阵列 |
| 2.5.1 光栅阵列生成 |
| 2.5.2 圆心阵列获取 |
| 2.5.3 模拟标定实验 |
| 2.5.4 真实标定实验 |
| 2.6 彩色契形圆光栅阵列 |
| 2.6.1 彩色契形光栅阵列生成 |
| 2.6.2 圆心检测 |
| 2.6.3 彩色耦合 |
| 2.6.4 模拟标定实验 |
| 2.6.5 真实标定实验 |
| 2.7 本章小节 |
| 第三章 基于非线性校正的投影仪标定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 典型的投影仪标定法 |
| 3.2.1 逆向摄像机标定法 |
| 3.2.2 伪摄像机标定法 |
| 3.3 非线性误差补偿 |
| 3.3.1 非线性误差模型 |
| 3.3.2 希尔伯特变换后误差模型 |
| 3.3.3 基于希尔伯特变换的相位误差补偿 |
| 3.4 亚像素优化 |
| 3.5 标定流程 |
| 3.6 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 相位展开算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于半周期校正的灰度编码法 |
| 4.2.1 灰度编码法原理 |
| 4.2.2 半周期校正算法 |
| 4.2.3 仿真实验 |
| 4.2.4 物体重建实验 |
| 4.3 基于K-means的相位编码法 |
| 4.3.1 相位编码法原理 |
| 4.3.2 基于K-means校正 |
| 4.3.3 仿真实验 |
| 4.3.4 物体重建实验 |
| 4.4 基于循环数列编码的变移相法 |
| 4.4.1 变移相法原理 |
| 4.4.2 优化的变移相法 |
| 4.4.3 仿真实验 |
| 4.4.4 物体重建实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 优化方法的多场景三维重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统原理与标定 |
| 5.2.1 伪双目视觉模型及重建算法 |
| 5.2.2 结构光系统标定 |
| 5.3 点云滤波 |
| 5.4 静态三维测量 |
| 5.4.1 对焦三维重建 |
| 5.4.2 离焦三维重建 |
| 5.5 动态三维测量 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 后期工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）全息光栅曝光系统干涉条纹静态及动态相位锁定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 相关领域的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 全息光栅曝光系统与干涉条纹相位锁定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平面全息光栅静态曝光系统 |
| 2.3 干涉条纹相位变化对静态曝光的影响 |
| 2.4 扫描干涉场曝光原理与系统组成 |
| 2.5 工作模式与干涉条纹相位锁定 |
| 2.6 静态相位锁定与动态相位锁定对比 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 移频式干涉条纹静态相位锁定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 移频式静态相位锁定方法研究 |
| 3.3 移频式相位锁定系统的设计与实现 |
| 3.4 实验设计与实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 动态相位锁定关键方法与技术研究 |
| 4.1 干涉条纹动态相位锁定的基本原理 |
| 4.2 外差干涉测量方法与纳米级精度测量 |
| 4.3 差频计算板卡资源分配与高速数据采集 |
| 4.4 相位锁定控制系统硬件与软件设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 动态相位锁定控制算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 动态相位锁定参考值数学模型 |
| 5.3 控制校正算法设计与仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 动态相位锁定精度分析与实验结果 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 动态相位锁定误差分析与精度计算 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（6）激光外差干涉大范围位移和角度同时测量系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 图目录 |
| 表目录 |
| 第1章 综述 |
| 1.1 论文研究背景及国内外研究现状 |
| 1.1.1 纳米测量技术研究背景 |
| 1.1.2 纳米测量技术发展现状 |
| 1.2 纳米位移和角度测量方法及进展 |
| 1.2.1 测量方法 |
| 1.2.2 信号处理 |
| 1.2.3 误差分析 |
| 1.3 论文的研究目的及内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第2章 激光外差干涉位移和角度同时测量系统设计 |
| 2.1 激光外差干涉原理及法拉第效应 |
| 2.1.1 激光外差干涉测量原理 |
| 2.1.2 法拉第旋光效应 |
| 2.2 测量系统光路结构设计 |
| 2.2.1 线偏振光原路返回结构 |
| 2.2.2 基于法拉第旋光效应的干涉仪 |
| 2.2.3 位移和角度同时测量系统的光路结构 |
| 2.2.4 角度测量原理 |
| 2.3 测量系统机械结构设计 |
| 2.3.1. 一路测量光测量系统的设计 |
| 2.3.2. 位移和角度同时测量系统的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 测量系统光路分析及建模 |
| 3.1 分析前提 |
| 3.1.1 角锥棱镜 |
| 3.1.2 平衡位置 |
| 3.1.3 部件布局 |
| 3.2 光路分析 |
| 3.2.1 测量镜沿 X 方向平动 |
| 3.2.2 绕 Z 轴转动 |
| 3.2.3 光线在角椎棱镜内所走的光程差 |
| 3.2.4 测量光程数学模型 |
| 3.3 测量范围分析 |
| 3.3.1 第一路测量光 |
| 3.3.2 第二路测量光 |
| 3.3.3 测量范围的讨论 |
| 3.4 位移角度同时测量 |
| 3.4.1 自平衡位置开始的运动 |
| 3.4.2 自任意位置开始的运动 |
| 3.4.3 测量精度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 测量系统非线线误差分析 |
| 4.1 非线性误差源 |
| 4.1.1 激光光源 |
| 4.1.2 偏振分光镜 |
| 4.1.3 旋光器 |
| 4.1.4 检偏器 |
| 4.1.5 虚反射 |
| 4.2 非线性误差分析 |
| 4.2.1 非线性误差分析的光路结构 |
| 4.2.2 偏振分光镜 2 相关的非线性误差 |
| 4.2.3 法拉第旋光器相关的非线性误差 |
| 4.2.4 偏振分光镜 1 相关的非线性误差 |
| 4.3 非线性误差的讨论 |
| 4.3.1 理想情况 |
| 4.3.2 频率混叠误差 |
| 4.3.3 偏振混叠误差 |
| 4.3.4 旋光器的旋转角度误差 |
| 4.4 其他非线性误差 |
| 4.4.1 虚反射 |
| 4.4.2 检偏器的误差 |
| 4.5 非线性误差的改善 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 干涉信号处理方法研究 |
| 5.1 干涉信号的预处理电路 |
| 5.1.1 混频滤波电路 |
| 5.1.2 整形放大电路 |
| 5.2 相位测量 |
| 5.2.1 鉴相器 |
| 5.2.2 相位测量方法 |
| 5.3 信号处理方法的实现 |
| 5.4 信号处理测试实验 |
| 5.4.1 实验目的和方法 |
| 5.4.2 信号处理实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 实验及结果分析 |
| 6.1 稳定性实验 |
| 6.2 纳米级位移测量实验 |
| 6.3 微米级和毫米级位移测量实验 |
| 6.4 角度测量实验 |
| 6.5 位移角度同时测量实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 论文总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果及参加的主要科研项目 |
| 致谢 |
（7）三维曲面测量的编码结构光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与研究意义 |
| 1.2 自由曲面的三维测量方法 |
| 1.2.1 接触式测量方法 |
| 1.2.2 非接触式测量方法 |
| 1.3 面结构光三维测量技术的研究状况 |
| 1.3.1 单幅图像三维测量 |
| 1.3.2 多幅图像三维测量 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 结构光的编码基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间编码方法 |
| 2.2.1 基于De Bruijn序列的编码方法 |
| 2.2.2 基于M-array的编码方法 |
| 2.2.3 非正式编码方法 |
| 2.3 时间编码方法 |
| 2.3.1 二值编码法 |
| 2.3.2 Gray编码法 |
| 2.4 直接编码方法 |
| 2.4.1 直接灰度编码法 |
| 2.4.2 直接彩色编码法 |
| 2.5 相移方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 结构光系统标定 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统标定模型 |
| 3.2.1 系统模型 |
| 3.2.2 镜头畸变模型 |
| 3.3 伪随机编码结构光的系统标定 |
| 3.3.1 投影图像的生成 |
| 3.3.2 标定图像的获取 |
| 3.3.3 角点的自动提取 |
| 3.3.4 基于射影变换的结构光系统标定 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 彩色编码结构光的解码方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 码字检测 |
| 4.2.1 条纹中心提取 |
| 4.2.2 彩色边缘检测 |
| 4.3 码字识别 |
| 4.3.1 颜色特征简介 |
| 4.3.2 条纹颜色识别 |
| 4.4 码字匹配 |
| 4.4.1 硬值匹配法 |
| 4.4.2 软值匹配法 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 解码评价指标 |
| 4.5.2 颜色识别结果与分析 |
| 4.5.3 特征匹配结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于投影仪聚焦的相位测量轮廓术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微相移原理与噪声敏感性分析 |
| 5.2.1 微相移方法的原理 |
| 5.2.2 微相移方法中亮度噪声对卷绕相位的影响 |
| 5.2.3 微相位测量轮廓术的原理 |
| 5.2.4 微相位测量轮廓术中亮度噪声对卷绕相位的影响 |
| 5.2.5 噪声敏感性比较分析 |
| 5.3 选频准则与解卷绕方法 |
| 5.3.1 RCRT |
| 5.3.2 基于RCRT的选频准则 |
| 5.3.3 基于RCRT的解卷绕方法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 频率的选择 |
| 5.4.2 比较实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于投影仪离焦的相位测量轮廓术 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 一维离焦投影条纹法 |
| 6.2.1 SBM方法 |
| 6.2.2 SPWM方法 |
| 6.2.3 OPWM方法 |
| 6.2.4 TSPWM方法 |
| 6.2.5 一维离焦投影条纹法的仿真比较 |
| 6.3 二维离焦投影条纹法 |
| 6.3.1 Bayer有序抖动算法 |
| 6.3.2 Floyd-Steinberg误差扩散抖动算法 |
| 6.3.3 二维离焦投影条纹法的仿真比较 |
| 6.4 混合离焦投影相位测量轮廓术 |
| 6.4.1 四步相移方法 |
| 6.4.2 多频相位解卷绕方法 |
| 6.5 实验结果与分析 |
| 6.5.1 离焦度的比较实验 |
| 6.5.2 混合离焦投影相位测量轮廓术实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 叶片面形测量初探 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 测量系统的构成 |
| 7.2.1 系统硬件 |
| 7.2.2 系统软件 |
| 7.3 实验结果与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位论文期间发表的学术论文目录 |
| 攻读学位论文期间参与的项目 |
| 致谢 |
（8）条纹结构光三维测量中多频相位展开与高亮抑制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 相位抽取与展开的研究现状 |
| 1.2.1 相位抽取方法现状 |
| 1.2.2 相位展开方法研究 |
| 1.3 高亮抑制方法的国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于软件处理的高亮抑制方法 |
| 1.3.2 基于硬件处理的高亮抑制方法 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 双频条纹时间相位展开方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单频条纹包裹相位抽取方法 |
| 2.2.1 包裹相位抽取原理 |
| 2.2.2 包裹相位抽取误差 |
| 2.3 双频条纹时间相位展开及其误差 |
| 2.3.1 双频条纹时间相位展开原理 |
| 2.3.2 相位展开误差分析 |
| 2.4 三维测量与抗干扰能力验证仿真实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双频模式时间相位展开方法及其对比 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双频分层相位展开原理及误差 |
| 3.3 双频外差相位展开原理及误差 |
| 3.4 双频数论相位展开原理及误差 |
| 3.5 错位双频条纹结构光相位展开原理及误差分析 |
| 3.6 双频模式时间相位展开方法对比分析及仿真实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 三频条纹结构光相位展开方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三频条纹结构光相位展开方法 |
| 4.3 无误差展开容限分析 |
| 4.4 等效波长确定与组合波长优化 |
| 4.4.1 三组条纹等效波长计算 |
| 4.4.2 组合波长优化设计 |
| 4.5 三维测量与抗干扰能力验证仿真实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 条纹结构光高亮抑制方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于扩散板的高亮抑制方法 |
| 5.2.1 基于扩散板的实验平台设计 |
| 5.2.2 强反射表面测量系统中扩散板的选取 |
| 5.2.3 线性扩散板抑制高亮原理分析 |
| 5.3 反射分量分离理论与像素填补方法相结合的高亮抑制方法 |
| 5.3.1 高亮像素的位置确定 |
| 5.3.2 基于优先级的像素填补方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 三维测量与高亮抑制实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 三维测量实验 |
| 6.2.1 平面 |
| 6.2.2 解析物体组合 |
| 6.2.3 石膏像 |
| 6.2.4 微观浮雕 |
| 6.3 高亮抑制实验 |
| 6.3.1 基于扩散板的高亮抑制 |
| 6.3.2 反射分量分离与优先级的像素填补结合的高亮抑制 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）数字投影结构光三维测量方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光学三维测量技术简介 |
| 1.2 数字投影结构光三维测量方法的国内外研究现状 |
| 1.2.1 相移法 |
| 1.2.2 傅立叶变换轮廓术 |
| 1.2.3 数字投影结构光三维测量方法的学术研究和产品化 |
| 1.3 数字投影结构光三维测量方法面临的问题 |
| 1.3.1 数字投影结构光三维测量非线性的标定和校正 |
| 1.3.2 数字投影结构光三维测量非线性问题的避免 |
| 1.3.3 相位包裹问题克服 |
| 1.4 本课题的研究内容和结构安排 |
| 第2章 数字投影结构光三维测量的非线性效应研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 结构光三维测量系统及其非线性效应 |
| 2.2.1 数字投影结构光三维测量系统原理 |
| 2.2.2 结构光三维测量系统的非线性效应 |
| 2.3 参考平面法结构光三维重构中相移法的非线性效应研究 |
| 2.3.1 参考平面结构光三维重构中相移法的相位轮廓误差模型 |
| 2.3.2 参考平面结构光三维重构中相移法的相位轮廓误差特性分析 |
| 2.3.3 四步和五步相移法时的情况 |
| 2.3.4 数值模拟 |
| 2.3.5 实验与结果 |
| 2.3.6 相位轮廓误差的意义和应用可能性讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 离焦二元编码结构光三维测量及其性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离焦投影光学系统与二元编码结构光技术 |
| 3.2.1 离焦投影模型 |
| 3.2.2 正弦型结构光图案 |
| 3.2.3 矩形波型结构光图案 |
| 3.2.4 Floyd-Steinberg Dithering算法二值化正弦型结构光图案 |
| 3.2.5 脉宽调制方法二值化正弦型结构光图案 |
| 3.3 相移法中离焦Floyd-Steiberg Dithering图案的误差 |
| 3.3.1 Floyd-Steiberg Dithering算法误差扩散非对称性的影响 |
| 3.3.2 Floyd-Steiberg Dithering算法非对称性数值模拟 |
| 3.3.3 Floyd-Steiberg Dithering算法非对称性实验测试 |
| 3.3.4 结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 数字投影结构光三维测量非线性问题克服研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于三极脉宽调制的二元结构光编码方法 |
| 4.2.1 三极脉宽调制结构光图案的二元灰度值替代方法 |
| 4.2.2 数值仿真、实验和结果讨论 |
| 4.3 基于参考面滤波的数字投影结构光三维测量非线性校正方法 |
| 4.3.1 参考平面滤波法数字投影结构光三维测量非线性校正 |
| 4.3.2 滤波效果数值模拟分析 |
| 4.3.3 实验验证 |
| 4.3.4 结果讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 绝对相位编码中的投影非线性克服研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 两种新的二元编码结构光阶梯相位编码方法 |
| 5.2.1 对称式二元区块相移编码方法 |
| 5.2.2 非对称式二元区块相移编码方法 |
| 5.2.3 阶梯相位编码重构实验 |
| 5.2.4 绝对相位重构实验与后部前移相位解包裹方法 |
| 5.3 基于绝对相位三维映射的离焦系统三维重构方法 |
| 5.3.1 双频相移算法 |
| 5.3.2 已知平面上点的三维坐标重构 |
| 5.3.3 相位与三维坐标关系 |
| 5.3.4 系统构建与标定 |
| 5.3.5 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要的研究成果 |
（10）高级时序InSAR地面形变监测及地震同震震后形变反演（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 图例索引 |
| 表格索引 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 相关研究现状 |
| 1.3 亟需解决的关键问题 |
| 1.4 主要研究内容和章节安排 |
| 1.4.1 论文主要研究内容 |
| 1.4.2 论文组织结构 |
| 第二章 INSAR 及 INSAR 误差源分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 INSAR 技术概况 |
| 2.3 D-INSAR 技术概况 |
| 2.4 主要 INSAR 卫星系统 |
| 2.5 INSAR 主要误差源概述 |
| 2.5.1 轨道误差 |
| 2.5.2 大气延迟误差 |
| 2.5.3 相位解缠误差 |
| 2.5.4 DEM 误差 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 INSAR 时序分析方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 层叠法 |
| 3.3 PSINSAR 时序分析技术 |
| 3.4 SBAS 时序分析技术 |
| 3.5 其他时序分析算法 |
| 3.5.1 StaMPS |
| 3.5.2 STUN |
| 3.5.3 DePSI |
| 3.5.4 InSAR TS+AEM |
| 3.5.5 PI-RATAE |
| 3.5.6 MInSAR |
| 3.6 时序分析中部分关键技术 |
| 3.6.1 相干点及其提取方法概述 |
| 3.6.2 轨道误差去除方法概述 |
| 3.6.3 大气相位误差去除方法概述 |
| 3.6.4 离散点相位解缠方法概述 |
| 3.6.5 新一代 InSAR 处理算法-ISCE |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 INSAR 时序关键技术研究 |
| 4.1 最佳网络构建方法 |
| 4.2 矩阵满秩相干点的提取 |
| 4.3 离散点相位解缠及误差探测与校正 |
| 4.3.1 多分辨率离散点相位解缠 |
| 4.3.2 离散点相位解缠误差的识别和校正 |
| 4.4 轨道误差校正 |
| 4.5 大气相位误差校正 |
| 4.5.1 大气相位分类 |
| 4.5.2 网络法大气相位去除方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 高级 INSAR 时序分析处理策略研究 |
| 5.1 FRAM-SBAS 时序分析处理策略 |
| 5.1.1 时序方程组反演方法 |
| 5.1.2 满秩方程组最小二乘反演 |
| 5.1.3 FRAM-SBAS 时序反演流程 |
| 5.2 BAM 地震震后形变场 |
| 5.3 羊八井热电站地面沉降 |
| 5.4 北京市地面沉降监测 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 当雄地震同震及震后形变场反演 |
| 6.1 地震周期 |
| 6.2 同震形变场及断层滑动分布反演 |
| 6.2.1 同震形变场反演概述 |
| 6.2.2 同震位错反演 |
| 6.3.3 PSO 反演策略 |
| 6.2.4 当雄同震形变场断层参数反演 |
| 6.3 震后形变及余滑和黏滑模型研究 |
| 6.3.1 震后形变反演概述 |
| 6.3.2 震后余滑和震后黏滑模型 |
| 6.3.3 InSAR 震后形变场 |
| 6.3.4 震后余滑模型反演 |
| 6.3.5 震后黏弹性模型反演 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要工作与结论 |
| 7.2 后续工作与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间主要参与的课题 |
| 攻读博士学位期间发表的文章 |
四、相位测量的误差问题（论文参考文献）
- [1]基于光学三维成像的镜面物体表面质量检测方法研究[D]. 吴雨祥. 电子科技大学, 2017(01)
- [2]基于光强传输方程的非干涉相位恢复与定量相位显微成像:文献综述与最新进展[J]. 左超,陈钱,孙佳嵩,Anand Asundi. 中国激光, 2016(06)
- [3]基于中国剩余定理的模拟编码结构光三维测量方法研究[D]. 王洋. 哈尔滨理工大学, 2014(02)
- [4]基于条纹投影的三维测量关键技术研究[D]. 蔡柏林. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]全息光栅曝光系统干涉条纹静态及动态相位锁定技术研究[D]. 宋莹. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2014(05)
- [6]激光外差干涉大范围位移和角度同时测量系统的设计与实现[D]. 杨涛. 浙江理工大学, 2015(06)
- [7]三维曲面测量的编码结构光技术研究[D]. 唐苏明. 上海大学, 2015(03)
- [8]条纹结构光三维测量中多频相位展开与高亮抑制方法研究[D]. 王北一. 哈尔滨理工大学, 2018(01)
- [9]数字投影结构光三维测量方法研究[D]. 张万祯. 浙江大学, 2015(01)
- [10]高级时序InSAR地面形变监测及地震同震震后形变反演[D]. 李永生. 中国地震局工程力学研究所, 2014(03)