光栅相移精密控制系统的设计与应用

投影栅相位法是三维轮廓测量的热点方法之一,主要用于测量物体表面三维形貌和离面变形位移场等。根据投影栅相位法三维测量原理,提出了一种实现光栅相移精密控制的方法,详细阐述了整个装置实现控制的过程。通过对实际物体的测量,证明了该方法的有效性。将实验结果用于三维图像的重构,得出的物体三维图像表明：此种方法可以完好地实现投影栅相位法对物体的测量,其测量数据准确、测量过程可靠,并且大大提高了投影栅相位法的测量效率。     

相衬光学相干层析在无损检测领域的应用

光学相干层析(Optical Coherence Tomography, OCT)作为一种具有微米级分辨率和毫米级量程的层析成像技术, 可用于透明/半透明物体(如聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等)内部微观结构信息的探测与成像。在结合了相衬方法后, 该技术还可利用干涉信号的相位敏感特性, 实现纳米级位移场与微应变级形变场的高灵敏度测量, 用于材料内部全场力学行为的表征与测试。在近十余年发展中, 相衬OCT已逐渐成为无损检测领域的研究热点, 受到了国际相关学者的广泛关注。本文旨在介绍相衬OCT基本原理及其在检测领域典型应用(包括多层结构热变形场层析测量、聚合物内部固化过程可视化监测、材料内部微缺陷高灵敏辨识等)的基础上, 对其未来发展进行探讨与展望。     

变曲率高聚物材料表面三维轮廓和变形场分布的同时测量

为测得变曲率高聚物材料的表面三维轮廓和变形场分布情况,构建一个基于条纹投影技术的三维测量系统,通过采用改进的标定方法实现对系统的高精度标定,然后利用标定好的系统对一块表面凹凸不平的EVA材料板进行表面轮廓测量,对该材料板施加一定作用的力使其产生形变后再对其进行三维轮廓测量,由变形前后采集到的数据经过分析得到该材料的变形场分布情况,从而实现了变曲率高聚物材料表面轮廓和变形场分布的同时测量.     

光学测量玻璃纤维增强复合材料表面离面位移场分布

利用一种测量玻璃纤维增强复合材料表面力学特性的装置,通过激光波数扫描干涉的方法,高精度测量不同结构下加载前后玻璃纤维增强复合材料测试样件表面离面位移场分布。测量结果表明玻璃纤维增强复合材料样件在不同结构下,离面位移场整体分布都以加载点为中心向四周递减,其最大离面位移量与加载量基本成线性正比关系。该测量方法具有较高的稳定性及信噪比,测量精度高。该测量方法为玻璃纤维增强复合材料力学性能表征及无损检测提供了一种新型的技术平台。     

改进的电子散斑干涉法

电子散斑干涉法在处理大面内位移物体时,因变形前后散斑场失配,相关性消退,干涉条纹严重退化,导致体现变形的相位信息无法准确获得.针对该问题,将二维数字散斑相关法引入电子散斑干涉法中,由散斑相关法探测导致散斑失相关的二维面内位移场,用数字的方法将失配散斑场进行再对准,使干涉条纹恢复.用离面位移敏感电子散斑光路得到离面位移,再与散斑相关所得的面内位移场相结合,可以求得物体三维位移.最后,对周边固定、中心加载典型试件进行了测量,结果表明该方法是合理可行的.     

相位测量轮廓术中一种快速的系统标定方法

传统的系统标定和相位测量是分开进行的,所测量的是物体相对于参考面的高度.提出一种快速的系统标定方法,用块规代替传统方法中由机械移动装置控制的标准平面,在块规表面采样标定点完成系统标定,实现系统标定与待测物相位测量的同步进行;当待测物支撑面与参考面不重合时,依然能准确测量物体相对支撑面的高度.对一高度为14.00 mm的立方块测量的结果显示,当其支撑面相对参考面发生纵向移动或倾斜时平均相对误差不高于1.35％,均方差小于0.15 mm.该方法简化了标定过程,在实际应用中更具普适性.     

用脉冲串声波测量声速

测量声速是大学物理实验中一个比较重要的实验,通过对声速的测量可以了解被测介质的声学特性.传统的声速测量方法,利用的是连续声波的干涉现象,有"驻波法"和"相位比较法",但在测量过程中需要传感器之间的相对移动.本文用脉冲串声波测量声速,通过实验发现:该方法的测量误差并不比驻波法和相位比较法大,并且不需要传感器之间的相对移动,操作简便,应用广泛.     

改进的电子散斑干涉法

电子散斑干涉法在处理大面内位移物体时，因变形前后散斑场失配，相关性消退，干涉条纹严重退化，导致体现变形的相位信息无法准确获得，针对该问题，将二维数字散斑相关法引入电子散斑干涉法中，由散斑相关法探测导致散斑失相关的二维面内位移场，用数字的方法将失配散斑场进行再对准，使干涉条纹恢复，用离面位移敏感电子散斑光路得到离面位移，再与散斑相关所得的面内位移场相结合，可以求得物体三维位移，最后，对周边固定、中心加栽典型试件进行了测量，结果表明该方法是合理可行的。     

基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

格雷码与相移结合的结构光三维测量技术研究

为了准确地获取投射光的投射角,本文引入了格雷码与相移结合的编码解码方法,该方法可对投射角空间进行连续划分.给出了针对本测量系统的相移投射图案及相位公式,再将该相位与采样点对应的格雷码结合可得到绝对相位,并给出了绝对相位到投射角的转换公式,从而确定采样点的投射角.本文还分析和解决了解码过程中存在的格雷码和相移周期错位问题,最后给出了重构仿真实验结果.     

L1-norm method for multi-baseline InSAR phase unwrapping

Multi-baseline phase unwrapping is a critical processing procedure of multi-baseline synthetic aperture radar interferometry (InSAR). However, it has a disadvantage that it is not robust to noise. In order to solve this problem, in this paper, an L¹-norm based single-baseline phase unwrapping method is proposed. By using the L¹-norm optimization model, the relation among interferograms obtained by multi-baseline InSAR is combined in the conventional signle-baseline L¹-norm phase unwrapping optimization model with this algorithm. Finally, simulated experiments demonstrate that this method has a better accuracy on phase unwrapping results and that it can be applied to measuring the complex terrain.     

三原色格雷码结合梯形相移三维测量方法

针对结构光测量系统中采用的格雷码结合正弦相移方法的解包裹效率较低以及求解相位时间较长的问题,提出一种三原色格雷码结合梯形相移的编码方法.采用三原色(红、绿、蓝)格雷码结构光得到强度比周期,再通过梯形相移技术得到强度比主值[0～6],将三原色格雷码与梯形相移相结合得到绝对强度比.仿真结果表明,采用三原色格雷码与梯形相移相...     

贪婪算法在InSAR相位解缠中的应用

针对干涉SAR二维相位解缠问题，提出了一种利用贪婪算法提高解缠精度的新方法．首先从理论上推导了贪婪算法相位解缠的基本原理，然后提出了一种迭代加权的贪婪算法，以克服传统贪婪算法解缠结果收敛于局部最优解的弊病，最后利用仿真数据进行了实验分析，验证了本文算法的有效性．仿真实验结果表明，该算法实时，高效，准确．     

三维人体表面轮廓测量系统中的"景深"问题研究

对三维人体表面轮廓进行测量时，CCD摄像机镜头具有一定的景深范围，若拍摄的光栅图像在非聚焦面上，则会造成相位及表面轮廓高度测量的误差．针对这一问题进行了研究，推导、证明了景深与相位测量误差的关系，并利用这一关系，给出了系统允许最大相位误差时所对应的测量范围．     

一种二维INSAR解相位模糊方法研究

解相位模糊问题是干涉SAR成像处理中最关键的问题之一,它直接影响成像高度的精度。文中结合递推估计方法,给出了一种解相位模糊方法。其过程是根据给定的初始相位数据或邻近的已解模糊的相位值通过递推估计来获取相位估值,再经过可信度的检测来保证相位估值的可靠性。模拟实验后的实验结果表明该方法是有效的,并它成功地恢复了相位所丢失的2nπ分量,其相位值与模拟的真实值比较,相对误差也很小。     

磁致液面变形及其光学测量

为获取磁场中气液界面的特性参数,提出基于镜面反射成像与结构照明相结合的方法对磁致液面变形进行测量.根据图像映射和条纹灰度矩阵提取条纹图的相位差进行液面变形量的计算,并重建三维变形液面.得到了结论:液体表面附近处的梯度磁场将引起表面张力的不均匀而使其发生变形,变形量及方向与磁场强度和梯度的空间分布有直接关系,为浮力-热毛细对流的相关研究提供一种新的途径.     

一种新的干涉SAR解相位模糊方法

结合局部Radon变换,提出了基于等相位路径搜索的干涉SAR解相位模糊的方法,并且通过设立参考地形相位,对原相位进行修正。该方法具有良好的稳定性和较小的误差,且无误差传递,因而是一种切实可行的解相位模糊方法。利用三峡地区的L波段的SIR-C的并行轨道数据,得到了局部区域的相对地形高度信息图。     

InSAR图像的最小范数法相位解缠研究

推导了L2最小范数相位解缠法的实用计算公式,应用L2最小范数相位解缠递推算法对 InSAR图像进行了计算处理,将L2最小范数相位解缠法的计算结果与Goldstain枝切法相位解缠法计 算结果进行对比分析。结果表明,最小范数相位解缠法具有收敛快、计算结果精度高等优点。经过6次 递推后,获得与Goldstain枝切法基本相同的结果。最小范数相位解缠法出现残差点较Goldstain枝切 法少,图像较Goldstain枝切法光滑。     

光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

对于漫反射物体的轮廓测量的光学投影式轮廓测量技术，根据不同的测量方法和条纹图像分析技术可以大致分为两种：直接三角法和相位测量法，以相位测量法中的光栅投影法为重点，介绍了其测量原理和关键技术，如傅里叶变换法、解包裹、系统标定等，并分析了其研究热点与发展方向。     

基于FTP定量分析的ESPI方法在气流场测试中的应用

利用ESPI技术测量气流场的散斑位移,CCD快速采集热气流扰动的N帧时序散斑干涉图,采用序列相减或自动相减得到时序相关条纹,对相关条纹进行傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换、三维相位展开,计算出气流快速变化过程中任意时刻物光的相位变化,并得出相位变化与气流场散斑位移和折射率梯度的关系式,也可再现气流场的变化过程,为热物理参数测试中的快速动态过程提供一种实验分析手段