基于对焦显微法的微纳表面形貌光学测量技术研究
发布时间：2021-01-14 21:55
物体的表面形貌是其非常重要的一种几何特征,尤其是在工业零部件中,表面形貌的差异不但影响着零件的性能,甚至能从根本上改变其特性与功能。因此,表面形貌的高精度测量技术在工业和学术领域应用广泛,有着巨大的研究价值与前景。本文基于对焦显微法测量表面形貌的原理,围绕聚焦评估、深度计算、点云优化等关键技术深入研究,设计开发出相关软硬件实验系统。本文的主要研究内容如下:（1）为了应对真实聚焦曲线与理想模型下高斯曲线的差异,提出了基于自适应区间的聚焦曲线拟合算法,能够利用尽可能多的有效数据来计算点的深度,同时保持较低的计算复杂度;（2）对于重建的三维点云数据中存在的大量噪声点（深度值计算错误的点）,本文对其分布规律进行分析,提出了基于中值滤波的点云去噪方法,实现了点云的降噪优化;（3）提出了基于空间连续性的点云优化方法,对那些因缺乏材质纹理信息而难以直接计算的点的深度进行估算,并且通过融合大小聚焦评估窗口计算出的点云,在保证点云较低平均误差的同时提高其局部精度。（4）研究光学成像原理,基于点扩散模型设计并实现了离焦图像仿真系统,同时提出了利用真实聚焦和离焦图像计算扩散参数的方法。该仿真系统能够模拟真实...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
符号注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微纳表面形貌光学测量技术
1.2.1 共聚焦显微法
1.2.2 干涉显微法
1.2.3 数字全息显微法
1.2.4 对焦显微法
1.3 基于对焦显微法的微纳表面形貌光学测量技术发展概况
1.3.1 国外发展概况
1.3.2 国内发展概况
1.4 本文选题依据
1.5 本文研究内容
第二章 基于对焦显微法的表面形貌测量原理
2.1 引言
2.2 数据采集
2.3 图像像素点聚焦评估
2.3.1 常用聚焦评估算子
2.3.2 聚焦评估算子比较分析
2.4 纵向深度计算
2.5 生成点云
2.5.1 三维点横向坐标计算
2.5.2 放大率标定方法
2.6 本章小结
第三章 离焦成像仿真技术
3.1 引言
3.2 光学成像仿真原理
3.3 仿真程序设计
3.4 仿真参数确定
3.5 仿真效果验证
3.6 本章小结
第四章 表面形貌测量算法优化
4.1 引言
4.2 基于自适应区间的聚焦曲线拟合算法
4.3 基于中值滤波的点云去噪方法
4.4 基于空间连续性的点云优化方法
4.4.1 问题分析
4.4.2 点云优化方法
4.5 本章小结
第五章 系统平台搭建与实验
5.1 引言
5.2 硬件系统
5.3 软件系统
5.4 测量流程
5.5 测量实验
5.5.1 精度验证实验
5.5.2 面向金属3D打印件表面检测的应用实例
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响[J]. 杨超,刘小君,杨海东,刘焜. 摩擦学学报. 2015(02)
[2]基于聚焦深度的沥青路面微观纹理三维图像重构方法研究[J]. 周兴林,张云,蒋难得,胡怡玮,谢旭飞. 公路交通科技. 2014(09)
[3]微观表面形貌检测方法及其发展[J]. 夏阳,黄进凡. 湖北农机化. 2014(03)
[4]基于Depth from Focus的图像三维重建[J]. 王金岩,史文华,敬忠良. 南京航空航天大学学报. 2007(02)
[5]显微视觉系统中自动调焦评价函数的选取[J]. 胡涛,陈世哲,刘国栋,浦昭邦. 半导体光电. 2006(02)
[6]表面形貌的研究现状及发展趋势[J]. 冯秀,顾伯勤. 润滑与密封. 2006(02)
博士论文
[1]像素级图像融合研究[D]. 黄伟.上海交通大学 2008
[2]数字全息显微成像的理论和实验研究[D]. 王华英.北京工业大学 2008
[3]机器视觉中的自动调焦及形貌恢复技术研究[D]. 胡涛.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于聚焦形貌恢复的3D表面粗糙度测量[D]. 杨维.西南科技大学 2015
[2]白光干涉显微系统及微观形貌移相算法研究[D]. 史琪琪.南京理工大学 2015
[3]基于聚焦与散焦分析的照片深度估计新方法的研究[D]. 经秉中.华南理工大学 2012
[4]基于景深的三维形貌测量技术研究[D]. 宋江山.山东大学 2009
本文编号：2977625
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词
符号注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微纳表面形貌光学测量技术
1.2.1 共聚焦显微法
1.2.2 干涉显微法
1.2.3 数字全息显微法
1.2.4 对焦显微法
1.3 基于对焦显微法的微纳表面形貌光学测量技术发展概况
1.3.1 国外发展概况
1.3.2 国内发展概况
1.4 本文选题依据
1.5 本文研究内容
第二章 基于对焦显微法的表面形貌测量原理
2.1 引言
2.2 数据采集
2.3 图像像素点聚焦评估
2.3.1 常用聚焦评估算子
2.3.2 聚焦评估算子比较分析
2.4 纵向深度计算
2.5 生成点云
2.5.1 三维点横向坐标计算
2.5.2 放大率标定方法
2.6 本章小结
第三章 离焦成像仿真技术
3.1 引言
3.2 光学成像仿真原理
3.3 仿真程序设计
3.4 仿真参数确定
3.5 仿真效果验证
3.6 本章小结
第四章 表面形貌测量算法优化
4.1 引言
4.2 基于自适应区间的聚焦曲线拟合算法
4.3 基于中值滤波的点云去噪方法
4.4 基于空间连续性的点云优化方法
4.4.1 问题分析
4.4.2 点云优化方法
4.5 本章小结
第五章 系统平台搭建与实验
5.1 引言
5.2 硬件系统
5.3 软件系统
5.4 测量流程
5.5 测量实验
5.5.1 精度验证实验
5.5.2 面向金属3D打印件表面检测的应用实例
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响[J]. 杨超,刘小君,杨海东,刘焜. 摩擦学学报. 2015(02)
[2]基于聚焦深度的沥青路面微观纹理三维图像重构方法研究[J]. 周兴林,张云,蒋难得,胡怡玮,谢旭飞. 公路交通科技. 2014(09)
[3]微观表面形貌检测方法及其发展[J]. 夏阳,黄进凡. 湖北农机化. 2014(03)
[4]基于Depth from Focus的图像三维重建[J]. 王金岩,史文华,敬忠良. 南京航空航天大学学报. 2007(02)
[5]显微视觉系统中自动调焦评价函数的选取[J]. 胡涛,陈世哲,刘国栋,浦昭邦. 半导体光电. 2006(02)
[6]表面形貌的研究现状及发展趋势[J]. 冯秀,顾伯勤. 润滑与密封. 2006(02)
博士论文
[1]像素级图像融合研究[D]. 黄伟.上海交通大学 2008
[2]数字全息显微成像的理论和实验研究[D]. 王华英.北京工业大学 2008
[3]机器视觉中的自动调焦及形貌恢复技术研究[D]. 胡涛.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于聚焦形貌恢复的3D表面粗糙度测量[D]. 杨维.西南科技大学 2015
[2]白光干涉显微系统及微观形貌移相算法研究[D]. 史琪琪.南京理工大学 2015
[3]基于聚焦与散焦分析的照片深度估计新方法的研究[D]. 经秉中.华南理工大学 2012
[4]基于景深的三维形貌测量技术研究[D]. 宋江山.山东大学 2009
本文编号：2977625
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2977625.html
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