西南交通大学物理科学与技术学院，四川 成都 610031
传统的光栅条纹相移法提取相位时至少需要3幅光栅图像，使得测量系统的工作频率较高，图像预处理工作量大。针对这些问题，将希尔伯特变换引入二步相移法。希尔伯特变换具有90°相移和滤除直流分量的特性，对光栅条纹图像进行希尔伯特变换处理后，利用推导的相位提取公式计算相位。测量系统的非线性效应会引起条纹图像的失真，计算出的相位不准确，导致最后的三维复原精度低。推导了二步相移法中系统非线性效应引起的相位误差的公式，并对相位进行迭代补偿，削弱了非线性效应的影响。通过计算机仿真验证了所提方法的可行性，并将所提方法用于钢轨表面的三维面形复原，为钢轨磨耗和表面缺陷的测量提供了有效方法。
机器视觉 三维测量 希尔伯特变换 二步相移法 钢轨轮廓 非线性相位误差 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1015003
在相位测量轮廓术中，测量系统中投影仪等存在的非线性响应大大影响了相位测量的精度，因此，如何快速高效地消除系统中的非线性误差是提高测量精度的关键。本文建立了相位误差的精确模型，并提出了一种基于相位误差精确模型的相位提取方法，利用高步数相移算法预先标定各频谱分量的比例关系，再通过迭代运算即可得到高精度的相位分布。实验结果表明，该方法可有效补偿非线性误差，从而大大提高相位测量精度，同时，由于各频谱分量是通过高步数相移预先标定的，仅三步相移即可得到高精度相位分布，满足了快速、实时的测量要求。
非线性相位误差 相位误差补偿 相位测量轮廓术 后处理 nonlinear phase error phase error compensation phase measuring profilometry(PMP) post-processing
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
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。
测量 三维测量 相位补偿 非线性相位误差查找表 相位测量轮廓术 Gamma非线性效应
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
2 南阳理工学院机械与汽车工程学院, 河南 南阳 473004
为了减小光栅投影三维测量系统中数字投影仪的非线性响应引起的相位误差,提出了一种提高物体相位测量精度和速度的多频条纹反向相位误差补偿方法。该方法通过投影与最高频率相同且具有特定相移量的补偿相移条纹图,获取相位误差大小相等,符号相反的两幅主值相位图,二者运算后误差得以抵消,与多频法相结合从而得到精确的绝对相位值。采用标准平面对提出的方法进行实验验证,并与最近提出的希尔伯特变换补偿方法以及典型相位补偿方法进行比较。实验结果表明,所提方法能有效提高相位测量的精度和速度。通过对自由曲面以及表面不连续物体进行相位误差补偿,进一步验证了该方法的可行性和有效性。
测量 相移条纹轮廓术 非线性相位误差 反向误差补偿法 多频法
成都信息工程大学光电技术学院, 四川 成都 610225
为了提升反向条纹测量系统的精度，提出了利用三频时间相位补偿算法来改善投影机-相机测量系统非线性误差的测量方法。在测试物体上投影两套具有特定相位偏移的结构光条纹，基于三频时间相位展开方法获得展开相位。具有特定相位偏移的两套条纹测量得到的系统非线性相位误差具有大小相等、符号相反的特性，因此可以通过简单的算术计算来消除或减弱系统的非线性影响，从而提升测量精度。设计了模拟仿真和实物对比实验对所提方法进行验证，实验得到的相位标准差分别为6.6122×10-4 rad和0.0087 rad。实验结果表明，所提方法使反向条纹测量的精度有了大幅改进，验证了该方法的有效性。
测量 反向条纹投影 非线性相位误差补偿 三频时间相位展开 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 111204
