提出了一种非线性相位误差的全场补偿方法,通过对参考面相位的多次测量,提高了参考面的解相精度,提取出一个逼近理想值的期望相位面,并用该期望相位面检测非线性相位误差。重构待测物体时,可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差,并以此对物体的展开相位进行全场补偿。采用所提方法重构已知具体高度的平面,平均绝对误差的最大值从0.48 mm减小到0.06 mm,方均根误差的最大值从0.55 mm减小到0.07 mm。

提出了一种基于不等占空比二元光栅的相位测量轮廓术(PMP)。所用的光栅只有0和255两个灰度,消除了投影仪的伽玛非线性对正弦光栅灰度的影响,同时可将投影系统的刷新频率提高一个数量级。所提方法的测量精度高于罗奇光栅离焦投影傅里叶变换轮廓术的,重复精度高于传统正弦光栅PMP。

为了实现人体外周血白细胞的快速无重复自动扫描,提出了一种新的聚类方法——视窗聚类法。由于人体外周血白细胞在血液涂片中分布稀疏且不均匀,传统的利用高倍镜直接逐行扫描的人工方法效率比较低下。用高倍物镜有目的地对有白细胞的区域进行拍摄可以提高白细胞的扫描效率。用低倍物镜预扫描血片,由于低倍物镜视场大,在低倍图中,用图像处理的方法可获得白细胞核心坐标。视窗聚类方法首先用最大最小距离聚类方法确定白细胞核心原始聚类中心,再按照高倍镜视窗大小对聚类中心进行调整,在确保各聚类视窗内无重复白细胞存在的同时,尽可能合并原始聚类中心,减少总的聚类中心个数。以新的视窗聚类中心组成高倍物镜扫描路径扫描血片,可保证高倍图像最大程度地包含尽可能多的白细胞,进而减少高倍图像的拍摄次数,实现了白细胞的快速无重复扫描。实验表明,用该方法获取110个无重复的白细胞图像仅需要拍摄高倍图像72~85幅,整个过程大概需要1.5~2.0 min。同时,视窗聚类方法可以在无人监管的情况下完全避免白细胞图像的重复拍摄,实现了人体外周血白细胞的自动扫描。

在相位测量轮廓术中,传统的相位-高度映射通过对若干已知高度平面的单次数据采集来完成标定。在标定过程中,不同时刻所采集的数据肯定有所不同,从而在标定时计算出的待标定系数也有所不同,这就影响了相位-高度映射精度。为了提高相位-高度映射精度,提出了对参与标定的平面进行多次测量,从而能得到多组标定系数,采用平均标定系数来代替单次标定系数的标定方法,使标定系数更加真实稳定,受时间的影响减小。通过测量若干给定高度平面验证了该方法的有效性,通过测量“心”形物体的三维面形验证了该方法的实用性,表明该方法能有效提高相位测量轮廓术测量精度。

提出了一种采用加速鲁棒特征算法匹配运动物体的特征点，实现在线三维测量的方法.该方法只需投影一固定的正弦光栅到在线运动中的被测物体表面上，使投影光栅线垂直运动方向，当物体每移动相同的距离，由CCD采集到相应的变形条纹图，从中提出对应的背景光场，借助SURF算法对各帧背景光场的物体进行特征匹配，即可获得一组具有等步相移量的等效相移条纹图，从而采用等步相移算法可重构出在线运动物体的三维面形.实验验证了该方法的有效性和可行性，并与在线FTP方法进行了比较，所提方法的平均绝对误差小于在线FTP方法的二分之一，均方根误差小于在线FTP方法的四分之一.

像素匹配是在线三维测量中的关键技术之一, 提出了基于归一化等相面的在线三维测量像素匹配方法。仅投一帧正弦光栅条纹到在线运动的物体上, 由CCD再依次移动相同步距时刻同步采集受物体调制的变形条纹图。利用FTP方法预测物体不同位置的相位信息并进行归一化, 再以二值化等相面协助像素匹配, 不仅实现了物体在各帧条纹图中的像素坐标一一对应, 而且归一化减少了由于物体运动产生的不同位置相位展开起始点不一致导致的不同位置相位展开的差异性而引入的误差, 同时节省了像素匹配计算量。对最大高度为8 mm的peaks函数型物体的模拟结果表明: 均方差为0.021 mm, 像素匹配时间上, 该方法较直接用FTP方法预测得到的相位为模板进行像素匹配缩短了近2倍, 同是实物测量也验证了该方法的有效性和可行性。所提方法不仅可以保证在线三维测量的精度, 而且有效地提高了测量速度。