基于相位測(cè)量輪廓術(shù)的三維計(jì)算全息

康文奇 林銘金 蔣欣秀 胡建雄 盧群林 莊義鑫

摘 要：基于相位測(cè)量輪廓術(shù)制作了三維物體的計(jì)算全息圖。首先，將光柵投影投射在被測(cè)物體上；然后接收被物體調(diào)整后形變的光柵，并用解相位的方法解調(diào)獲得三維物體的坐標(biāo)信息；坐標(biāo)信息經(jīng)計(jì)算全息編碼后制得全息圖。全息圖可通過(guò)計(jì)算模擬再現(xiàn)，亦可打印輸出再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)三維傳輸和顯示。

關(guān)鍵詞：條紋投影；三維測(cè)量；面型測(cè)量

中圖分類號(hào)：O438.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）26-0016-03

Abstract： Based on phase measurement profilometry， a computer generated hologram （CGH） of three dimensional objects is made. Firstly， the grating projection is projected on the measured object； secondly， the grating adjusted by the object is received， and the coordinate information of the three-dimensional object is demodulated by the method of phase deconvolution； the coordinate information is encoded by computer generated hologram （CGH） to obtain the hologram. The hologram can be reproduced by computer simulation or printed out to realize three-dimensional transmission and display.

Keywords： fringe projection； three-dimensional measurement； surface measurement

引言

光學(xué)三維傳感是信息光學(xué)中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，是指用光學(xué)手段獲取物體三維空間信息的方法和技術(shù)。三維傳感技術(shù)具有非接觸、測(cè)量速度快、方便易行、精度適中等優(yōu)點(diǎn)[1][2]，被廣泛應(yīng)用于三維物體重構(gòu)、三維物體表面形位及尺寸參數(shù)的檢測(cè)等領(lǐng)域。投影光柵相位法是三維輪廓測(cè)量中較簡(jiǎn)單易行的方法[3，4]，我們結(jié)合投影光柵相位法和計(jì)算全息術(shù)， 將正弦光柵投影到物體上，依次移動(dòng)正弦光柵產(chǎn)生一定的相位，由采集到的移相變形條紋圖計(jì)算得到包含物體高度信息的相位[5]。獲取的物體三維信息經(jīng)計(jì)算全息編碼，制成相應(yīng)全息圖，可模擬再現(xiàn)或光學(xué)再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)三維傳輸和顯示。

1 相位測(cè)量輪廓術(shù)的基本原理

投影到被測(cè)物體表面正弦光柵經(jīng)三維物體調(diào)制后， 條紋將發(fā)生形變。圖像接收系統(tǒng)采集變形條紋，可表示為：

條紋強(qiáng)度經(jīng)歸一化編碼，繪制成灰度全息圖。

3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)主要由光柵投影系統(tǒng)、被調(diào)制圖像接收系統(tǒng)和全息圖計(jì)算處理系統(tǒng)組成。正弦光柵由光柵投影系統(tǒng)發(fā)出，投影在物體表面，經(jīng)調(diào)制后的變形光柵像由圖像獲取系統(tǒng)采集后傳送給全息圖計(jì)算處理系統(tǒng)，全息圖計(jì)算處理系統(tǒng)經(jīng)解相位和全息圖計(jì)算處理后，物體三維重建和三維顯示。

4 結(jié)束語(yǔ)

將三維面型測(cè)量技術(shù)與計(jì)算全息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了三維物體的非接觸測(cè)量與再現(xiàn)。可用于不易接觸或運(yùn)動(dòng)物體的三維顯示與測(cè)量和三維動(dòng)態(tài)顯示。此方法具有裝置簡(jiǎn)單、成本較低、方便存儲(chǔ)與傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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