CCD的非线性效应对改进型傅里叶变换轮廓术的影响

在傅里叶变换轮廓术中 ,由于 CCD探测器光电响应的非线性 ,将在测量中引入高次项 ,从而对相位的求解造成较大误差 ,通过理论的推导定性地解释了误差的来由 ,并用计算机进行了模拟计算 ,最后提出了减小误差的方法     

基于傅里叶变换轮廓术的磨痕形貌测量

往复冲击条件下,由磨损引起的接触表面磨痕的三维形貌的改变对接触润滑效应的研究具有非常重要的影响。在传统傅里叶变换轮廓术(Fourier transform profilometry,FTP)测量系统中引入正弦光强产生装置以及图像实时采集处理系统,利用单幅条纹图像,快速、准确地重构出磨痕表面三维形貌。利用该测量系统对施加PB2400型润滑油方式下快速冲击一万次后的磨痕形貌进行了测量,利用FTP对采集的条纹图进行处理,获得该磨痕的三维形貌。将测量结果与粗糙度轮廓测量仪所得结果进行对比分析,验证该方法的可行性和有效性。将该测量方法与高速摄像机相结合,可以实现连续冲击过程中磨痕的瞬时三维形貌测量,为进一步研究接触润滑效应提出一种新的试验依据和方法。     

GPU加速的傅里叶变换轮廓术并行计算方法

傅里叶变换轮廓术需要在高分辨率图像上进行相位计算,其耗时较长,不能满足实时处理的要求.相位计算时其待处理的和已处理的数据都是相对独立的图像像素,且计算密度极大,适于并行计算.因此,利用图形处理器的多线程并行处理能力,在GPU上实现了相位的并行计算,解决了在CPU上相位计算速度较慢的问题.实验表明在相位计算质量相同的情况下,经过GPU加速获得了相对于CPU一到两个数量级的加速比,为将傅里叶变换轮廓术应用于实时三维测量奠定了坚实的基础.     

用于傅里叶变换轮廓术的多频光栅设计方法的研究

针对傅里叶变换轮廓术(Fourier transform profilometry,FTP)的实际应用,在介绍FTP的基本原理基础之上,提出了几种多频光栅的设计和实现方法,通过多频光栅的设计,旨在提高FTP的测量精度和速度。     

付立叶变换轮廓术用于测量曲面形状

本文从投影光栅象的频率被曲面外形所调制的概念出发,对付立叶变换轮廓术的有关公式进行了推导,并运用这种方法对锥体及船壳模型等实物进行了测量。经过分析,得出了计算灵敏度的公式。该方法比传统莫尔方法更高的精度及灵敏度,并且不受莫尔条纹的种种限制,如条纹级次的确定等,因而该方法更适合于实际测量。     

线阵CCD视频输出信号傅里叶分析与滤波参数设计

介绍了新型线阵CCD器件视频信号的两种输出形式：常规形式和采保形式。两种输出形式都可分解为周期信号分量和非周期信号分量，周期信号分量展成傅里叶级数，非周期信号进行了傅里叶变换。傅里叶分析的两种结果表明了不同的sin c函数形式，为两种输出信号的不同去噪滤波参数的设定确立了清晰的理论依据，并设计了两套滤波器参数，实验效果显著。     

高分辨率傅里叶变换透镜

在研究傅里叶变换透镜理论的基础上,根据某微粒子观测实验的要求和几何光学像差理论,得出了高分辨率傅里叶透镜的初始参数,分析了系统的消像差方法,并应用ZEMAX软件设计了满足要求的工作波长为532 nm的傅里叶变换透镜。在光机结构设计中,为减少外界环境对成像质量的影响,在频谱面处设计了光阑和低真空腔。工程分析和实验结果表明,抽真空引起的光学间距变化对该系统的成像质量基本没有影响,用目视显微镜法检测系统的分辨率为2.81 μm。该系统可以保持12 h的低真空(100 Pa以下),并且已成功应用于某微粒子观测实验。     

傅里叶变换与小波分析的对比研究

小波是近十几年才发展起来并迅速应用到图像处理和语音分析等众多领域的一种数学工具,是继110多年前的傅立叶(Joseph Fourier)分析之后的一个重大突破,无论是对古老的自然学科还是对新兴的高新技术应用学科都产生了强烈冲击。本文先简单回顾傅里叶变换讨论其优缺点,然后讨论如何克服其缺点和引入窗口傅里叶变换,继而引入小波的基本概念,重点探讨在大多数情况下小波变换优于傅里叶变换的内在原因。     

小波变换轮廓术测量精度影响因素的研究

对影响小波变换轮廓术测量精度的部分因素进行了研究。首先,为了考察光栅频率和入射角对测量精度的影响,获得合适的光栅频率和入射角,对不同光栅频率和入射角下的半圆形轮廓进行了研究;然后,为了研究不同的小波母函数对相位提取精度的影响,使用不同的小波母函数对半圆形轮廓进行小波变换,分析不同的小波母函数对半圆形轮廓测量精度的影响;最后,通过对钢板进行重建验证,研究发现了决定小波变换轮廓术测量精度的一些因素,重建钢板的厚度误差不超过 0.05 mm 。     

基于离散傅里叶变换的分形粗糙表面轮廓合成与研究

针对使用离散傅里叶变换合成的分形粗糙表面轮廓,分别研究轮廓的分形参数(分形维数D、尺度系数C)与传统表征参数的联系,分形参数对轮廓空域几何形貌的影响以及分形参数对轮廓滤波的影响。结果表明,若假设分形轮廓的功率谱密度函数严格满足幂律关系,则可由Parseval定理获得轮廓分形参数与其方均根偏差Rq的定量关系但此时,轮廓的其余传统表征参数为随机值,且相互之间线性无关;分形维数D影响轮廓高低频成分的能量比随着D的增加,轮廓高频成分的能量增加,轮廓空域几何形貌显得凹凸不平;分形维数D相同时,尺度系数C越大,轮廓的方均根偏差越大;在为获得光滑分形轮廓进行滤波时,分形维数D较小的轮廓,可以保留更多的能量。     

傅里叶变换光谱学中切趾函数对相位校正的影响

研究了傅里叶变换光谱学中采用不同切趾函数对相位校正的影响,进行了模拟数据计算和实验光谱研究。理论分析和实验结果表明:采用Mertz相位校正法,不同切趾函数对校正结果影响很小;但采用Forman相位校正法时,不同切趾函数对校正结果的影响明显不同。Formsn法时余弦函数的校正效果最佳,Happ-Genzel函数次之,而市售仪器中常用的三角形切趾函数效果不好。     

基于快速傅里叶变换直流分量的土壤电阻率测量

提出一种新的土壤电阻率测量方法—快速傅里叶变换(FFT)直流分量法,研究了该方法所涉及的激励信号类型、测量信号的采集及处理、测量的精确度和稳定性验证等。首先分别分析了传统土壤电阻率测量方法采用直流供电和交流供电的益处和弊端,在此基础上,提出采用直流和交流组合波作为土壤的激励信号来克服传统测量方法的不足。然后,讨论了如何采用FFT直流分量法在频域上分离出测量信号中的直流分量。最后,设计了土壤电阻率测量系统。通过土壤导电模型电路实验确定了激励信号的直流分量、频率等参数的大小,并验证了系统的测量准确度。与传统测量方法做了对比实验,进一步验证了测量结果的稳定性。实验结果显示,模型电路电阻率的测量误差在1%以内,实际土壤电阻率测量数据的方差为0.42,表明用提出的方法测量土壤电阻率,测量结果准确性好,稳定性高。     

视觉驱动的语音合成系统中唇形轮廓的傅里叶描述

为了能够自动、快速地表示唇读系统中所必须的唇形轮廓特征,将傅里叶描述子用于唇形轮廓的描述和识别过程中,采用边界傅里叶变换的方法,得到非对称唇形模型中唇形轮廓的傅里叶描述子,用来刻画唇动过程中唇形轮廓的形状信息,并将傅里叶描述子φ作为唇形轮廓的特征向量,应用于基于隐马尔可夫模型（HMM）的视觉驱动语音合成系统.基于独立汉字发音的实验表明,单纯采用前15或20个傅里叶描述子就能够有效地刻画唇形轮廓描述,达到唇形识别的目的.     

傅里叶变换红外光谱仪中立方反射镜特性分析

在傅里叶变换红外光谱仪中,用立方反射镜作为动镜的光路系统比平面镜时的情形复杂。通过建立系统的数学模型分析光路,确定了干涉信号的数学表达式;从干涉图调制度的角度对系统在非理想状态下的运动误差容限以及安装误差容限进行了分析。结果表明,与动镜和定镜都采用角反射体的系统相比较,该系统动镜运动中其偏摆和顶点横移不会对干涉图产生影响;与动镜为平面镜的系统相比较,该系统不需要对动镜的动态校正就能满足调制度判据要求。     

全光纤激光傅里叶变换光谱仪的研究

提出将相移技术和数学插值方法应用到全光纤激光傅里叶变换光谱仪中,来消除压电陶瓷(PZT)光纤拉伸器的非线性误差,并进行理论模拟仿真,证明了该方法的有效性。由于直接利用简单的开环电路进行扫描,消除了复杂的闭环电路控制。因此,为制造高分辨力、高通量、高速、低成本和小型化的全光纤激光傅里叶变换光谱仪提供了一种新的方法。     

基于傅里叶变换的三维表面重构

零件的表面形貌对机械性能有重要影响。由于实测的表面包含噪声,不适于分析,需要对表面进行重构。离散傅里叶变换可以把时域的数据转化到频域内,通过分析幅-频分布,可以确定表面信息。本文以傅里叶变换为基础,提出了一种根据高度参数进行表面重构的方法。     

基于傅里叶变换和Gyrator变换的图像加密

基于傅里叶变换和Gyrator变换对图像进行加密。将原始图像和第一个随机相位函数叠加后做傅里叶变换,然后将频域信息减去第二个随机相位函数后得到一个复函数。复函数经过Gyrator变换得到加密图像,将第二个随机相位函数作为相位密钥,同时将Gyrator变换角度作为密钥,由此增大了密钥空间和增强了系统安全性。通过数字方法对图像进行加密,解密过程用光学装置实现。计算机模拟结果表明,该加密方法解密图像质量好,系统安全性良好。