基于傅立叶变换轮廓术的动态物体三维面形测量的研究

作     者：张启灿 

作者单位：四川大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏显渝

授予年度：2001年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：傅立叶变换轮廓术 动态三维面形测量 旋涡面形 叶片变形 

摘      要：动态过程三维面形测量在机器视觉、流体力学、高速旋转、材料变形、爆轰过程、生物医学等领域具有重要意义和广阔的应用前景。在光学主动三维传感测量技术中，由于傅立叶变换轮廓术(FTP)具有只需要一帧变形条纹图就能恢复出物体面形的优点，特别适合于动态过程的三维面形测量。本文从基本理论、频谱滤波、位相计算、位相展开等方面，对基于FTP的动态物体三维面形测量方法做了详细的分析和讨论。首次将FTP光学测量方法拓宽应用到流体力学和高速旋转物体研究领域，提出了针对动态液面变化过程和高速旋转物体三维面形测量方法，设计并实现了动态测量系统，研究了动态测量中，面形信息获取与处理方案，提出了适于动态面形测量的位相计算和位相展开的方法。 在实验研究方面，针对液体表面的反光特性提出了能够克服它以获得较好测量结果的系统结构。设计了针对动态液面面形测量的光学系统装置，利用它们完成动态液体面形测量，并再现动态液面的变化过程，为流体力学相关研究提供了一种新的方法。本文还设计了一个 用于旋转状态中的叶片三维面形测量的光电系统，完成了与旋转同步 的频闪光源控制电路的设计和制作，并提出了关于实验方案的初步考 虑。为进一步的实验打下了基础。 本文的理论分析和实验研究表明，在现有的计算机和图像采集技 术下，基于傅立叶变换轮廓术对处于动态变形过程中的物体的三维面 形测量是完全可行的，并且随着计算机技术和半导体技术的进一步发 展，这种方法将在流体力学、材料变形、应力分析、实时检测、动态 监测等领域中得到更大重视和广泛运用。