發(fā)布時間：2017-07-15 09:30

  本文關(guān)鍵詞：相位解包裹算法及在相位測量輪廓術(shù)中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)三維測量技術(shù) 相位測量輪廓術(shù) 最小二乘法 相位解包裹 相移法

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)過程中,對物體表面輪廓的缺陷、尺寸以及自由曲面等的檢測越來越頻繁,而且檢測精度的要求也不斷提高,經(jīng)典接觸式的檢測方法已經(jīng)不再適用,為了解決這一問題,光學(xué)三維測量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。光學(xué)三維測量技術(shù)是一種非接觸、高精度投影結(jié)構(gòu)光或自然光的表面形貌測量技術(shù),這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電子、汽車、機(jī)械加工、紡織等現(xiàn)代工業(yè)中,例如生物醫(yī)藥、人體檢測、自動加工、在線測量等等。相位測量輪廓術(shù)是光學(xué)三維測量技術(shù)中的一種主動測量方式,其具備光學(xué)三維測量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。然而,從相位測量輪廓術(shù)中采集的相位信息是通過計算反三角函數(shù)得到的,相位值被截斷在???,??的主值區(qū)域中,顯現(xiàn)出不連續(xù)分布,這樣測量得到的被測物表面形貌產(chǎn)生失真現(xiàn)象,為了解決這一問題就必須進(jìn)行相位解包裹操作。由此可見,相位解包裹在整個測量過程中起著舉足輕重的作用。因此,本文主要研究的內(nèi)容是相位解包裹算法。相位解包裹算法主要分為局部(路徑依賴、路徑跟蹤)和全局(獨(dú)立的路徑、最小范數(shù))的方法。局部法是一類快速而簡單的計算相位展開的算法,這種算法的最大的缺點(diǎn)是選擇一個合適的積分路徑很困難,而且運(yùn)算速度慢,如枝切法、質(zhì)量圖導(dǎo)向法等;全局法是一類不依賴路徑進(jìn)行解包裹的最優(yōu)化算法,由于它沒有對誤差區(qū)域(噪聲、欠采樣、孔洞等)進(jìn)行處理,從而影響相位展開的精度,如基于離散余弦變換法的最小二乘法、迭代法等。目前為止,依然沒有一種相位解包裹算法能解決所有的問題。為了解決誤差區(qū)域和積分路徑的限制,以及達(dá)到快速解包裹的要求,本文提出了基于取整最小二乘相位展開的新方法,它是一種簡單而高效的全局算法。不同于傳統(tǒng)的相位展開方法,該方法僅僅處理相位跳變部分的梯度。因此,該算法受殘差點(diǎn)的傳播和過平滑影響較小。在仿真和實驗這兩種情況下,分別使用改進(jìn)的取整最小二乘法與經(jīng)典的切枝法、快速傅里葉變換法(FFT)、質(zhì)量圖導(dǎo)向法(QG)、最小費(fèi)用流法(MCF)進(jìn)行對比,得出以下結(jié)論:MCF精度最高,FFT運(yùn)算速度最快,而本文提出的取整最小二乘法僅僅需要與FFT方法相接近的較低的運(yùn)算時間,就能達(dá)到和MCF方法相當(dāng)?shù)木�。由于取整最小二乘法良好的性�?如簡單,魯棒性,精度高和計算效率高,而且不需要用戶干預(yù),因此,該相位展開算法可以用在自動實時的應(yīng)用中。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)三維測量技術(shù) 相位測量輪廓術(shù) 最小二乘法 相位解包裹 相移法
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 選題的應(yīng)用背景和來源11-14
• 1.1.1 光學(xué)三維測量技術(shù)11-12
• 1.1.2 相位測量輪廓術(shù)的光學(xué)原理12-14
• 1.2 相位展開算法的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀綜述14-15
• 1.2.2 國外研究綜述15-16
• 1.3 本文研究的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)16-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)17-19
• 2 相位解包裹算法的原理及相關(guān)概念19-29
• 2.1 相位解包裹算法概述19-24
• 2.1.1 —維位相解包裹原理簡介19-21
• 2.1.2 二維相位解包裹原理分析21-22
• 2.1.3 相位解包裹算法的分類22-24
• 2.2 關(guān)鍵因素分析24-26
• 2.2.1 殘差點(diǎn)24-25
• 2.2.2 質(zhì)量圖25-26
• 2.2.3 掩膜26
• 2.3 相位解包裹結(jié)果的評估方法26-27
• 2.3.1 直接觀察法26
• 2.3.2 相位再包裹法26-27
• 2.3.3 不連續(xù)圖法27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 3 基于路徑跟蹤的相位解包裹方法研究29-36
• 3.1 Goldstein“枝切”算法29-30
• 3.2 質(zhì)量圖導(dǎo)向法30-33
• 3.2.1 相位導(dǎo)數(shù)方程質(zhì)量圖31
• 3.2.2 最大相位梯度質(zhì)量圖31-32
• 3.2.3 二階相位差分質(zhì)量圖32
• 3.2.4 相干系數(shù)和偽相干系數(shù)質(zhì)量圖32-33
• 3.3 數(shù)值模擬與分析33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 4 基于最小范數(shù)的相位解包裹方法研究36-54
• 4.1 最小二范數(shù)相位解包裹算法的數(shù)學(xué)推導(dǎo)36-38
• 4.2 無權(quán)重最小二乘法相位解包裹基本原理38-42
• 4.2.1 迭代法38-39
• 4.2.2 離散余弦變換法39-41
• 4.2.3 傅立葉變換法41-42
• 4.3 加權(quán)重最小二乘法相位解包裹基本原理42-45
• 4.3.1 Picard迭代法43-44
• 4.3.2 預(yù)條件共軛梯度法（PCG）44-45
• 4.4 基于取整最小二乘的全局相位解包裹新方法45-49
• 4.4.1 空間相位展開算法的基本原理45-47
• 4.4.2 改進(jìn)的取整最小二乘相位解包裹算法47-49
• 4.5 數(shù)值模擬與分析49-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 5 相位解包裹算法在相位測量輪廓術(shù)中的應(yīng)用54-63
• 5.1 相移法提取相位主值54-56
• 5.1.1 求解相位主值的原理54
• 5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)正弦光柵條紋生成54-55
• 5.1.3 四步相移法55-56
• 5.2 投影結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)56-61
• 5.2.1 實驗環(huán)境56-58
• 5.2.2 實驗數(shù)據(jù)的采集58-59
• 5.2.3 實驗包裹相位圖的展開59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果70-71
• 致謝71-72

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葛磊;武芳;王鵬波;張冬林;;3維建筑綜合中基于最小特征的面平移算法[J];測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報;2009年02期

2 駱雯,孫延明,陳振威,陳錦昌;判斷點(diǎn)與封閉多邊形相對關(guān)系的改進(jìn)算法[J];機(jī)械;1999年03期

3 李林;盧顯良;;一種基于切割映射的規(guī)則沖突消除算法[J];電子學(xué)報;2008年02期

4 劉巧玲;張紅英;林茂松;;一種簡單快速的圖像去霧算法[J];計算機(jī)應(yīng)用與軟件;2013年07期

5 林亞平,楊小林;快速概率分析進(jìn)化算法及其性能研究[J];電子學(xué)報;2001年02期

6 章郡鋒;吳曉紅;黃曉強(qiáng);何小海;;基于暗原色先驗去霧的改進(jìn)算法[J];電視技術(shù);2013年23期

7 楊鐵軍;靳婷;;一種動態(tài)整周模糊值求解算法及其仿真分析[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年01期

8 周秀玲;郭平;陳寶維;王靜;;幾種計算超體積算法的比較研究[J];計算機(jī)工程;2011年03期

9 吳一戎,胡東輝,彭海良;Chirp Scaling SAR成象算法及其實現(xiàn)[J];電子科學(xué)學(xué)刊;1995年03期

10 王貴竹;一種產(chǎn)生單向分解值的算法[J];安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹冀鋒;;一種新的圖象自適應(yīng)增強(qiáng)算法[A];四川省通信學(xué)會一九九二年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

2 寧春平;田家瑋;郭延輝;王影;張英濤;鄭桂霞;劉研;;計算機(jī)輔助增強(qiáng)、分割算法在鑒別乳腺良、惡性腫塊中的應(yīng)用價值[A];中華醫(yī)學(xué)會第十次全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2009年

3 謝麗聰;;SVB查詢改寫算法的改進(jìn)[A];第二十一屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（研究報告篇）[C];2004年

4 鄭存紅;;復(fù)雜背景下相關(guān)跟蹤算法研究及DSP實現(xiàn)[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

5 楊文杰;吳軍;;RFID抗沖突算法研究[A];2008通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十三屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2008年

6 高山;畢篤彥;魏娜;;一種基于UPF的小目標(biāo)TBD算法[A];第十四屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

7 周磊;張衛(wèi)華;王曉奇;張軍;;基于流水算法的智能路障機(jī)器人設(shè)計[A];2011年全國電子信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

8 潘巍;李戰(zhàn)懷;陳群;索博;李衛(wèi)榜;;面向MapReduce的非對稱分片復(fù)制連接算法優(yōu)化技術(shù)研究[A];第29屆中國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集（B輯）（NDBC2012）[C];2012年

9 李偉偉;蔡康穎;鄭新;王文成;;3D模型中重復(fù)結(jié)構(gòu)的多尺度快速檢測算法[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

10 楊任爾;陳懇;勵金祥;;基于棱邊方向檢測的運(yùn)動自適應(yīng)去隔行算法[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 國泰君安資產(chǎn)管理部;“算法交易”是道指暴跌罪魁禍?zhǔn)?[N];上海證券報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮輝;網(wǎng)絡(luò)化的并行與分布式優(yōu)化算法研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

2 許玉杰;云計算環(huán)境下海量數(shù)據(jù)的并行聚類算法研究[D];大連海事大學(xué);2014年

3 李琰;基于貓群算法的高光譜遙感森林類型識別研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 陳加順;海洋環(huán)境下聚類算法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

5 王洋;基于群體智能的通信網(wǎng)絡(luò)告警關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法研究[D];太原理工大學(xué);2015年

6 周旭;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法研究[D];吉林大學(xué);2016年

7 王冰;人工蜂群算法的改進(jìn)及相關(guān)應(yīng)用的研究[D];北京理工大學(xué);2015年

8 張冬麗;人工蜂群算法的改進(jìn)及相關(guān)應(yīng)用研究[D];燕山大學(xué);2014年

9 徐悅竹;機(jī)會發(fā)現(xiàn)算法及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

10 王征;分布式互斥算法的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚鑫宇;EMD去噪與MUSIC算法在DOA估計中的聯(lián)合應(yīng)用[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 陸進(jìn);面向含噪數(shù)據(jù)聚類相關(guān)算法的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 葉一舟;紅外弱小目標(biāo)檢測算法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

4 王繼重;基于Hadoop和Mahout的K-Means算法設(shè)計與實現(xiàn)[D];大連海事大學(xué);2016年

5 何靜;遙感圖像的快速壓縮算法研究[D];北京交通大學(xué);2016年

6 章華燕;鋼軌擦傷檢測算法研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 王一博;MODIS地震熱異常的數(shù)據(jù)處理與算法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

8 成鑫;基于組合優(yōu)化問題的多目標(biāo)模因算法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

9 傅致暉;基于協(xié)同分割的視頻目標(biāo)分割算法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

10 張媛;運(yùn)動車輛檢測與跟蹤算法的研究與實現(xiàn)[D];大連海事大學(xué);2016年

，

本文編號：543299