光学轮廓术

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 光学轮廓术回顾2

1.3 非相干光学轮廓测量系统的组成8

1.3.1 光源和光学投影系统10

1.3.2 图像采集系统12

1.3.3 机械、电控系统及软件系统15

第2章 二维及二维半光学轮廓测量技术27

2.1 概述27

2.2 二维轮廓测量技术28

2.2.1 图像预处理算法28

2.2.2 图像边缘检测与提取算法32

2.2.3 标定算法33

2.2.4 轮廓曲线拟合算法38

2.2.5 误差分析42

2.3 二维半层去图像法测量技术43

2.3.1 层去图像法测量系统的工作原理44

2.3.2 层去图像法测量系统的技术要求45

2.3.3 层去图像法测量系统的关键实现技术46

2.3.4 层去图像法测量精度的影响因素55

第3章 三维空间域图像测量技术59

3.1 概述59

3.2 立体视差摄影测量法的原理60

3.2.1 立体视差测量系统60

3.2.2 改进的直接线性变换算法63

3.2.3 实用的自动立体摄影测量算法67

3.2.4 同名点坐标的自动求取方法68

3.3 实验测量系统71

3.4 系统参数和精度分析83

第4章 光切法三维轮廓测量技术93

4.1 概述93

4.2 点结构光测量原理94

4.3 光切法三维测量原理96

4.3.1 光切法基本测量原理96

4.3.2 光切360。三维轮廓测量原理98

4.3.3 测量精度及编码失效现象98

4.3.4 双三角并联的光切法三维轮廓测量原理99

4.3.5 光切法三维测量系统的基本组成102

4.4 光学编码与信息提取103

4.4.1 高斯光束柱面反射展成法生成线结构光103

4.4.2 编码信息提取107

4.5 测量系统的标定108

4.6 激光线扫描三维形面测量系统的设计111

4.6.1 机械系统的结构112

4.6.2 基本测量方式及数据合成112

4.6.3 系统设计114

4.6.4 载物台回转中心的确定117

4.7 多视测量与数据拼接121

4.7.1 “三点法”测量与数据拼接的原理121

4.7.2 “三点法”测量数据拼接应用实例124

4.8 影响测量性能的主要因素125

4.9 光切法三维轮廓测量127

4.9.1 测量系统简介127

4.9.2 测量实例127

第5章 单频光栅编码的三维轮廓测量技术130

5.1 概述130

5.2 强度调制傅里叶变换相位测量130

5.2.1 相位与高度的关系132

5.2.2 离散傅里叶变换133

5.2.3 变形虚拟光栅图的离散傅里叶变换134

5.3 强度调制变形光栅图像的分析135

5.3.1 频谱混叠和泄漏对解调的影响135

5.3.2 背景光和反射率对频谱的影响136

5.3.3 待测物体高度分布对频谱的影响136

5.4 单频率强度调制的相位解调137

5.4.1 相位解调137

5.4.2 相位解调精度分析138

5.5 单频光栅编码的应用实例139

第6章 变频光栅编码的三维轮廓测量技术143

6.1 概述143

6.2 双频光栅测量方法143

6.2.1 双频光栅编码技术的原理143

6.2.2 虚拟复合光栅测量的原理及实验145

6.3 变频光栅测量方法147

6.3.1 变频光栅编码技术的原理147

6.3.2 测量系统的标定148

6.3.3 变频光栅编码技术150

6.4 AT0s光学扫描仪的工作原理与系统标定152

6.4.1 ATOS测量系统的工作原理152

6.4.2 ATOS扫描头的标定方法153

6.4.3 扫描测量实例156

第7章 正弦结构光编码的三维轮廓测量技术158

7.1 概述158

7.1.1 空间条纹扫描相位检测158

7.1.2 相移技术159

7.2 正弦结构光编码的莫尔条纹图的形成与分析160

7.2.1 莫尔条纹图的形成160

7.2.2 莫尔条纹图的参数164

7.2.3 莫尔条纹轮廓166

7.2.4 莫尔条纹的傅里叶分析方法167

7.3 正弦结构光测量物体三维轮廓的莫尔法173

7.3.1 阴影莫尔法174

7.3.2 相移阴影莫尔法178

7.3.3 投影莫尔法183

7.4 基于正弦结构光编码的相移三维物体面形测量技术185

7.4.1 概述185

7.4.2 基本原理186

7.4.3 光学结构分析187

7.4.4 正弦光场的产生190

……

第8章 线性结构光编码的三维轮廓测量技术194

第9章 彩色光栅编码的三维轮廓测量技术／240

参考文献

《光学轮廓术》是一本关于非相干光学轮廓术的技术性专题著作，比较全面系统地介绍了二至三维非相干光学轮廓测量技术的基本原理及主要应用。全书共分9章，第1章主要介绍了光学轮廓测量技术的发展现状及光学轮廓测量系统的基本组成，第2章讨论了二维及二维半光学轮廓测量技术，第3章～第9章讨论了目前该领域最主要的几种三维光学轮廓测量技术。
　　《光学轮廓术》大部分内容为作者多年来的研究成果，部分内容采纳了本领域同行的最新研究成果，基本反映了当前国内外的最新研究水平。《光学轮廓术》可作为测控技术与仪器等相关专业本科生及研究生的教材，亦可供有关科技人员参考。