光学干涉投影条纹的补偿方法

发布时间：2020-05-22 12:45

【摘要】：条纹投影法以高精度、非接触性、高速度等优点,已被广泛应用在许多领域,如工业测量,逆向工程和医疗检查等。条纹投影法测量物体形貌时,高质量的投影条纹是获得高精度三维形貌复原结果的前提和保证。但由于环境的变化和投影设备原因,造成投影条纹相位畸变,提取的相位信息不能真实还原物体本身的三维形貌信息,降低了形貌测量的精度。为了减小投影条纹相位畸变对物体形貌测量的影响,首先通过相位畸变识别原理对畸变的投影条纹进行相位畸变识别,然后利用条纹相位补偿算法结合相位补偿器对畸变的投影条纹进行相位补偿,保证投影条纹质量。主要研究内容如下:1)将变形镜引入条纹投影系统,改进条纹投影系统,使之能够补偿条纹相位。2)非形貌调制的条纹相位畸变识别。将空域滤波和频域滤波合并,以能量分布信息为优化目标,加入自适应原理,形成自适应双域滤波,对条纹进行滤波,利用条纹图像能量转换将条纹图像转化为能量分布图,再经过能量分布识别法判别条纹相位畸变现象。3)非形貌调制的条纹相位畸变补偿。根据变形反射镜补偿原理,对变形反射镜进行控制补偿,提高镜面控制精度,降低变形反射镜自身的系统误差,利用相位补偿原理,结合所得相位畸变信息、变形反射镜控制模型、镜面补偿原理,仿真对畸变条纹的相位补偿。实验证明相比其他滤波算法,自适应双域滤波算法能够较大提升条纹能量分布图的能量分布集中度;能量分布识别法能够准确识别条纹相位畸变现象,最小可识别60mrad的相位畸变;通过变形反射镜面形补偿算法提高变形反射镜的控制精度,降低系统误差;闭环补偿相位方法对畸变条纹进行相位补偿,经过仿真补偿后的条纹畸变相位最小为80mrad。图29幅;表1个;参46篇。
【图文】：

系统原理图,系统原理

第一步计算投影的条纹以及成像变形条纹图像之间的缩放比。将投影的标准正弦条纹相位rep 及待测参考平面上拍摄得到变形条纹图的平面拟合相位np 进行对比，进而计算得出系统的放缩比[24]。第二步根据反算原则，产生新的条纹光场。首先结合反向投影条纹的思路，将拍摄参考平面条纹得到的图像展开相位rp 以及拟合相位np 进行反算处理。计算得出待投影条纹的近似相位new 。取rp 、np 和new 当中的相同行，虚线表示拟合相位npφ 同行分布，点线表示矫正过后的逼近相位new 在此行上的分布。之后按照第一步计算出的两种条纹图像的缩放比 M，，反算得出矫正相位的表达式为new = / M。在最终使用当前矫正相位分布根据式（23）产生新的待投影的矫正条纹图像：I( , ) ( , ) ( , ) cos( / M)newx y =a x y +b x y （23）2014 年天津大学伯恩等人提出了一种对 PZT 注入正弦驱动电压，以此调节缠绕在 PZT 上的光纤的形态，来进行实际投影条纹的补偿方法[25,26]。这种方法主要用于稳定条纹相移，提高了相移测量法的测量精度。

投影图像,芯片结构

式 LCD 投影机，它选用三个互不相关的蓝、绿、红三原别调整每一个单色通道的亮度以及对比度，并且可以获得效果的原始图像。然而，由于液晶面板固有的液晶特性，缓慢[33,34]，投影图像不够理想且均匀性不高。当温度升高影（Liquid Crystal on Silicon，LCoS）投影是一种在 LCD 投新兴起的反射式投影技术。不同之处是 LCD 投影方法利oS 投影模式采用对反射的光进行调制的方法。LCoS 芯片图 7 所示。TO玻璃入射光反射光
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;O436.1

【参考文献】