三維形貌測(cè)量實(shí)驗(yàn)

1、 三維形貌測(cè)量 所謂三維，按大眾理論來(lái)講，是人為規(guī)定的互相交錯(cuò)的三個(gè)方向，用這個(gè)三維坐標(biāo)，可以把整個(gè)世界任意一點(diǎn)的位置確定下來(lái)，這個(gè)理論在立體幾何，立體測(cè)繪等有重要的應(yīng)用，它可以幫助解決和簡(jiǎn)化我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活的多種問(wèn)題。所謂的三維空間是指我們所處的空間,三維具有立體性，可以通俗的理解為前后，左右，上下。三維是由二維組成的，二維即只存在兩個(gè)方向的交錯(cuò)，將一個(gè)二維和一個(gè)一維疊合在一起就得到了三維。隨著科學(xué)技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)生活的發(fā)展，在機(jī)器視覺(jué)，實(shí)物仿形，工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)，地形繪制，生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。因此，光學(xué)三維形貌檢測(cè)技術(shù)受到廣大學(xué)者的重視，正成為光學(xué)信息光學(xué)的前沿研究領(lǐng)域與

2、方向之一，當(dāng)前，也有很多方法可以進(jìn)行光學(xué)三維形貌檢測(cè)。 通過(guò)理解投影光柵相位法的基本原理;理解一種充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)特長(zhǎng)的條紋投影相位移處理技術(shù)。實(shí)驗(yàn)原理相位測(cè)量輪廓術(shù)的基本原理投影光柵相位法是三維輪廓測(cè)量中的熱點(diǎn)之一，其測(cè)量原理是光柵圖樣投射到被測(cè)物體表面，相位和振幅受到物面高度的調(diào)制使光柵像發(fā)生變形，通過(guò)解調(diào)可以得到包含高度信息的相位變化，最后根據(jù)三角法原理完成相位-高度的轉(zhuǎn)換。根據(jù)相位檢測(cè)方法的不同，主要有Moire輪廓術(shù)、Fourier變換輪廓術(shù)，相位測(cè)量輪廓術(shù)，本方法就是采用了相位測(cè)量輪廓術(shù)。相位測(cè)量輪廓術(shù)采用正弦光柵投影相移技術(shù)?；驹硎抢脳l紋投影相移技術(shù)將投影到物體上的正弦光柵依

3、次移動(dòng)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?；谙辔粶y(cè)量的光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)本質(zhì)上仍然是光學(xué)三角法，但與光學(xué)三角法的輪廓術(shù)有所不同，它不直接去尋找和判斷由于物體高度變動(dòng)后的像點(diǎn)，而是通過(guò)相位測(cè)量間接地實(shí)現(xiàn)，由于相位信息的參與，使得這類方法與單純基于光學(xué)三角法有很大區(qū)別。將規(guī)則光柵圖像投射到被測(cè)物表面，從另一角度可以觀察到由于受物體高度的影響而引起的條紋變形。這種變形可解釋為相位和振幅均被調(diào)制的空間載波信號(hào)。采集變形條紋并對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，從中恢復(fù)出與被測(cè)物表面高度變化有關(guān)的相位信息，然后由相位與高度的關(guān)系確定出高度，這就是相位測(cè)量輪廓術(shù)的基本原理。投影系統(tǒng)將一正弦分布的

4、光場(chǎng)投影到被測(cè)物體表面,由于受到物面高度分布的調(diào)制, 條紋發(fā)生形變。由CCD 攝像機(jī)獲取的變形條紋可表示為: (n=0, 1, , N-1) (2-1)其中n 表示第n 幀條紋圖。、A(x,y)和B(x , y ) 分別為攝像機(jī)接收到的光強(qiáng)值、物面背景光強(qiáng)和條紋對(duì)比度。dn 附加的相移值, 如采用多步相移法采集變形條紋圖,則每次相移量dn 。所求被測(cè)物面上的相位分布可表示為: (2-2) 用相位展開(kāi)算法可得物面上的連續(xù)相位分布。已知為參考平面上的連續(xù)相位分布，由于物體引起的相位變化為 (2-3)根據(jù)所選的系統(tǒng)模型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)可推導(dǎo)出高度h和相位差的關(guān)系，最終得到物體的高度值。下面具體分析高度

5、和相位差之間的關(guān)系：圖1系統(tǒng)中高度和相位的關(guān)系實(shí)際照明系統(tǒng)中，采用遠(yuǎn)心光路和發(fā)散照明兩種情況下，都可以通過(guò)對(duì)相位的測(cè)量而計(jì)算出被測(cè)物體的高度。只是前者的相位差與高度之間存在簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而在后一種情況下相位差與高度差之間的映射關(guān)系是非線性的。本實(shí)驗(yàn)的照明系統(tǒng)為遠(yuǎn)心光路。如圖1所示，在參考平面上的投影正弦條紋是等周期分布的，其周期為p0，這時(shí)在參考平面上的相位分布f(x,y)是坐標(biāo)x 的線性函數(shù)，記為：fff(x,y)=Kx=2px/p0 (2-4)以參考平面上O 點(diǎn)為原點(diǎn)，CCD 探測(cè)器上D c點(diǎn)對(duì)應(yīng)參考平面上C 點(diǎn)， 其相位為fc(x,y)= (2p/ p0 )OC, Dc 點(diǎn)與被測(cè)三維表

6、面D 點(diǎn)在CCD 上的位置相同，同時(shí)其相位等于參考平面上A 點(diǎn)的相位。有fD =fA =(2p/ p0 )OA, 顯然AC=( p0 /2p ) fCD(2-5)則D 點(diǎn)相對(duì)于參考平面的高度h 為,當(dāng)觀察方向垂直于參考平面時(shí)，上式可表示為：=( p0 /tgq)( fCD/2 p)(2-6)根據(jù)式(2-6)就可以求出物體上各點(diǎn)的高度值。相位的求取過(guò)程1 求取截?cái)嘞辔?如前所述，求得物體加入測(cè)量場(chǎng)前后的展開(kāi)相位差就可以獲得物體的高度，因此相位的求取過(guò)程是整個(gè)測(cè)量過(guò)程中重要的一環(huán)。而條紋圖中的相位信息可以通過(guò)解調(diào)的方法恢復(fù)出來(lái)，常用的方法主要有傅立葉變換法和多步相移法。用傅立葉變換或多步相移求相位

7、時(shí)，由于反正切函數(shù)的截?cái)嘧饔?，使得求出的相位分布?p和p之間，不能真實(shí)的反映出物體表面的空間相位分布，因此相位的求取過(guò)程可分為兩大步:求取截?cái)嘞辔缓徒財(cái)嘞辔徽归_(kāi)。從條紋圖中恢復(fù)出的相位信息由于它們恢復(fù)出的相位要經(jīng)過(guò)反正切運(yùn)算，使得求出的相位只能分布在-p和p的四象限內(nèi)，這種相位稱為截?cái)嘞辔籮。與之相對(duì)應(yīng)的真實(shí)相位稱為展開(kāi)相位f。傅立葉變換法僅僅通過(guò)對(duì)一幅條紋圖處理就可以恢復(fù)出截?cái)嘞辔?獲取圖像時(shí)間短,更適合求測(cè)量速度快的場(chǎng)合。而相移算法是相位測(cè)量中的一種重要方法，它不僅原理直觀，計(jì)算簡(jiǎn)便，而且相位求解精度與算法直接相關(guān)，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的算法。其中，最常用的是使可控相位值等間距地變化

8、，利用某一點(diǎn)在多次采樣中探測(cè)到的強(qiáng)度值來(lái)擬合出該點(diǎn)的初相位值，N 幀滿周期等間距法是最常用的相移算法。下面以標(biāo)準(zhǔn)的四步相移算法為例來(lái)說(shuō)明。四步相移算法中，式(2-1)中n=4,相位移動(dòng)的增量依次為:0, p/2, p, 3p/2, 相應(yīng)的四幀條紋圖 (2-7)聯(lián)立上式中的四個(gè)方程，可以計(jì)算出相位函數(shù): (2-8)對(duì)于更常用的N幀滿周期等間距相移算法，采樣次數(shù)為N, =2nN，則 (2-9)本論文采用N幀滿周期等間距相移算法，理論分析證明，N幀滿周期等間距算法對(duì)系統(tǒng)隨機(jī)噪聲具有最佳抑制效果，且對(duì)N1次以下的諧波不敏感。2 截?cái)嘞辔坏恼归_(kāi) 相位測(cè)量輪廓術(shù)通過(guò)反正切函數(shù)計(jì)算得到相位值（見(jiàn)式2-9），

9、該相位函數(shù)被截?cái)嘣诜慈呛瘮?shù)的主值范圍(-,) 內(nèi)，呈鋸齒形的不連續(xù)狀。因此，在按三角對(duì)應(yīng)關(guān)系由相位值求出被測(cè)物體的高度分布之前，必須將此截?cái)嗟南辔换謴?fù)為原有的連續(xù)相位，這一過(guò)程就是相位展開(kāi)(Phase unwrapping) , 簡(jiǎn)稱PU算法。 相位展開(kāi)的過(guò)程可從圖2和圖3 中直觀地看到。圖2是分布在-和之間的截?cái)嘞辔?。相位展開(kāi)就是將這一截?cái)嘞辔换謴?fù)為如圖3所示的連續(xù)相位。相位展開(kāi)是利用物面高度分布特性來(lái)進(jìn)行的。它基于這樣一個(gè)事實(shí)：對(duì)于一個(gè)連續(xù)物面，只要兩個(gè)相鄰被測(cè)點(diǎn)的距離足夠小，兩點(diǎn)之間的相位差將小于，也就是說(shuō)必須滿足抽樣定理的要求，每個(gè)條紋至少有兩個(gè)抽樣點(diǎn)，即抽樣頻率大于最高空間頻率的兩

10、倍。由數(shù)學(xué)的角度而言，相位展開(kāi)是十分簡(jiǎn)單的一步，其方法如下：沿截?cái)嗟南辔粩?shù)據(jù)矩陣的行或列方向，比較相鄰兩個(gè)點(diǎn)的相位值 (如圖2，如果差值小于-，則后一點(diǎn)的相位值應(yīng)加上2；如果差值大于，則后一點(diǎn)的相位值應(yīng)減去2)圖2 截?cái)嘞辔?圖3 連續(xù)相位 下面以一維相位函數(shù)fw(j) 為例說(shuō)明上述相相位展開(kāi)過(guò)程。fw(j)為一維截?cái)嘞辔缓瘮?shù)，其中， 0 j N-1 ，這里， j 是采樣點(diǎn)序號(hào)， N 是采樣點(diǎn)總數(shù)。展開(kāi)后的相位函數(shù)用fu(j)來(lái)表示，則相位展開(kāi)過(guò)程可表示如下：f fu(j)= fw(j)+2pnjnj =INT(fw(j)- fw(j-1)/ 2p+0.5)+ nj-1 (2-10)n0 =0

11、上式中，INT是取整運(yùn)算符。實(shí)際中的相位數(shù)據(jù)都是與采樣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)二維矩陣，所以實(shí)際上的相位展開(kāi)應(yīng)在二維陣列中進(jìn)行。首先沿二維矩陣中的某一列進(jìn)行相位展開(kāi)，然后以展開(kāi)后的該列相位為基準(zhǔn)，沿每一行進(jìn)行相位展開(kāi)，得到連續(xù)分布的二維相位函數(shù)。相應(yīng)的，也可以先對(duì)某行進(jìn)行相位展開(kāi)，然后以展開(kāi)后的該行相位為基準(zhǔn)，沿每一列進(jìn)行相位展開(kāi)。只要滿足抽樣定理的條件，相位展開(kāi)可以沿任意路徑進(jìn)行。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的物體表面，由于物體表面起伏較大，得到的條紋圖十分復(fù)雜。例如，條紋圖形中存在局部陰影，條紋圖形斷裂，在條紋局部區(qū)域不滿足抽樣定理，即相臨抽樣點(diǎn)之間的相位變化大于。對(duì)于這種非完備條紋圖形，相位展開(kāi)是一個(gè)非常困難的問(wèn)

12、題，這一問(wèn)題也同樣出現(xiàn)在干涉型計(jì)量領(lǐng)域。最近已研究了多種復(fù)雜相位場(chǎng)展開(kāi)的方法，包括網(wǎng)格自動(dòng)算法、基于調(diào)制度分析的方法、二元模板法、條紋跟蹤法、最小間距樹(shù)方法等，使上述問(wèn)題能夠在一定程度上得到解決或部分解決。3 高度計(jì)算 在上面分析了測(cè)量高度和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，如公式(2-6)。其中有三個(gè)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，即投射系統(tǒng)出瞳中心和CCD成像系統(tǒng)入瞳中心之間的距離L，共軛相位面上的光柵條紋周期，以及投射光軸和成像光軸之間的夾角q。這幾個(gè)參數(shù)是在系統(tǒng)滿足一定約束條件下測(cè)得參數(shù)值，這些約束條件包括：1) CCD成像系統(tǒng)的光軸必須和參考面垂直，即保證一定的垂直度;2) 投射系統(tǒng)的出瞳和成像系統(tǒng)的入瞳之

13、間的連線要與參考面平行;3) 投射系統(tǒng)的光軸和CCD光軸在同一平面內(nèi),并交于參考面內(nèi)一點(diǎn)。為了方便系統(tǒng)測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)便的標(biāo)定法，避免參數(shù)標(biāo)定的繁瑣過(guò)程，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。標(biāo)定測(cè)量原理如圖4所示, 首先建立如圖4所示的物空間坐標(biāo)系O-XYZ和相位圖像坐標(biāo)系OpIJ:以參考面所在的平面為XOY平面(也就是零基準(zhǔn)面)，垂直于XOY面并交XOY于點(diǎn)O的軸為Z軸，此時(shí)建立的坐標(biāo)系稱為物空間坐標(biāo)系;選擇相位圖的橫軸為J、豎軸為I建立相位圖像坐標(biāo)系。在參考面初始位置z1=0時(shí)，可以通過(guò)多步相移法獲得參考面上的截?cái)嘞辔环植迹摻財(cái)嘞辔坏恼归_(kāi)相位分布為f(i,j,1), i,j是相位圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值;將參

14、考面沿z軸正方向平移一定距離Z到達(dá)z2 = Z后，同樣通過(guò)多步相移法獲得參考面條紋分布，并由此求得展開(kāi)相位f (i,j, 2);同理，依次等間距移動(dòng)參考面到多個(gè)位置zk =(k-1) z并得到對(duì)應(yīng)位置參考面上的展開(kāi)相位f (i,j,k),其中k=3,4,.K。由于在zk, k=1,2,.,K的參考面作為后續(xù)測(cè)量的相位參考基準(zhǔn)，因此把它們統(tǒng)稱為基準(zhǔn)參考面。OYXz1zk-1zkZOpP(m,n)J IAkAk-1A1圖4不同位置參考面高度與相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系由相位-高度映射算法, 物面高度(相對(duì)于參考平面) 可表示為： (2-11)一般情況下, 和 成線性關(guān)系。但在實(shí)際測(cè)量中由于成像系統(tǒng)的像差和畸變

15、(特別是在圖像的邊緣部分), 和 之間的關(guān)系用高次曲線表示更為恰當(dāng)。本文采用二次曲線, (2-10) 式可改寫(xiě)為: (2-12)為了求出a (x , y )、b (x , y )、c (x , y ) , 圖4中基準(zhǔn)參考平面(其法線方向與攝像機(jī)光軸平行)的個(gè)數(shù)必須大于等于4, 相鄰平面間的距離為一已知常數(shù)。首先令 為零基準(zhǔn)面上的連續(xù)相位分布, 由平面2、平面3、平面4 三個(gè)平面得到的三個(gè)線性方程可解出a (x , y )、b (x , y )、c (x , y ) 三個(gè)未知常數(shù)(注: 這里每個(gè)常數(shù)實(shí)際上是二維常數(shù)矩陣); 保存三個(gè)常數(shù)到計(jì)算機(jī)中，由測(cè)量時(shí)得到相位圖的絕對(duì)相位，對(duì)相位圖中的每一點(diǎn)

16、進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，就可以確定每一點(diǎn)的高度值，即實(shí)現(xiàn)面形的測(cè)量。4光路原理圖 實(shí)驗(yàn)操作三維測(cè)量系統(tǒng)是基于VC+6.0平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，可利用光學(xué)三維測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行圖像的采集與數(shù)據(jù)處理，重建待測(cè)物體的三維形貌。使用前請(qǐng)根據(jù)Readme正確安裝驅(qū)動(dòng)和軟件。為了從相位分布信息計(jì)算出物體的深度/高度信息和寬度信息，必須將相位高度標(biāo)定結(jié)果存為biaoding.txt文件，存放于C盤(pán)根目錄中，包含的具體參數(shù)和格式見(jiàn)附錄一。此文件可以使用軟件自帶標(biāo)定模塊生成。使用流程簡(jiǎn)介三維測(cè)量系統(tǒng)軟件，大致可分為三個(gè)模塊：圖像采集模塊、標(biāo)定模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，分別進(jìn)行圖像的采集、標(biāo)定文件的生成和三維重建。 （一）圖像采集點(diǎn)擊工具欄中

17、 按鈕或菜單中的“系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)采集”命令，進(jìn)入圖像采集模塊。分為四個(gè)區(qū)域：平移臺(tái)控制區(qū)、圖像采集與顯示區(qū)和信息區(qū)。若返回主程序，請(qǐng)點(diǎn)擊“退出”按鈕。1. 平移臺(tái)的控制(1). 選擇電動(dòng)平移臺(tái)聯(lián)結(jié)的串口號(hào)，點(diǎn)擊“打開(kāi)電移臺(tái)”按鈕，之后可以操作電移臺(tái)。初始設(shè)置“位置號(hào)”為0，“相移”為0。注：“位置號(hào)”表明平移臺(tái)共移動(dòng)了幾步，“相移”表明當(dāng)前應(yīng)當(dāng)拍攝圖片的幀數(shù)。(2). 設(shè)置“移動(dòng)步長(zhǎng)”，毫米為單位；點(diǎn)擊“移動(dòng)一步”按鈕，可以使平移臺(tái)按設(shè)置的步長(zhǎng)移動(dòng)一次，同時(shí)“位置號(hào)”加1，“相移”置零。多次點(diǎn)擊按鈕，將平移臺(tái)移動(dòng)到合適位置。2. 圖像的采集(1). 點(diǎn)擊“設(shè)置存放目錄”按鈕，設(shè)置采集圖像存放的位

18、置。(2). 點(diǎn)擊“打開(kāi)圖像卡”按鈕，在圖像顯示區(qū)動(dòng)態(tài)顯示CCD得到的圖像。(3). 點(diǎn)擊“獲取圖片”按鈕，采集單幀圖像，圖像名稱為：Image位置號(hào)_相移.bmp，存放在設(shè)置的目錄中。此時(shí)圖像顯示區(qū)顯示采集得到的圖像，幾秒后恢復(fù)動(dòng)態(tài)顯示。(4). 點(diǎn)擊“關(guān)閉圖像卡”，關(guān)閉圖像卡，結(jié)束采集。(5). 如果不改變位置號(hào)或相移數(shù)，圖像名不改變，則新采集圖像將覆蓋已有圖像。(6). 點(diǎn)擊“相移+1”，相移數(shù)加1，然后可以點(diǎn)擊“獲取圖片”，采集下一幀圖片。(7). 點(diǎn)擊“回零位”，可以使平移臺(tái)回到初始位置?！拔恢锰?hào)”置0，“相移”置0。（8）.點(diǎn)擊“相移復(fù)位”，可以使“相移”置0。 （二）系統(tǒng)標(biāo)定1如

19、果系統(tǒng)還未標(biāo)定，或者標(biāo)定文件損壞，需要重新標(biāo)定系統(tǒng)，請(qǐng)點(diǎn)擊工具欄中 按鈕或者菜單“系統(tǒng)操作系統(tǒng)標(biāo)定”項(xiàng)。2 設(shè)置好標(biāo)定面位置數(shù)，每一標(biāo)定位置的相移次數(shù)，以及標(biāo)定面每次移動(dòng)的距離(mm)，然后點(diǎn)擊“開(kāi)始標(biāo)定”按鈕，選擇標(biāo)定圖像的存儲(chǔ)路徑后，點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕，開(kāi)始標(biāo)定。最終得到標(biāo)定文件biaoding.txt，存放在C盤(pán)根目錄下。 （三）數(shù)據(jù)處理1點(diǎn)擊 按鈕或者菜單“文件打開(kāi)”，點(diǎn)擊打開(kāi)需要處理圖像組中的任一圖像，待處理圖像將顯示在圖像顯示區(qū)。2 按住鼠標(biāo)左鍵選擇感興趣區(qū)域，再點(diǎn)擊工具欄 按鈕或菜單中“系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)處理”項(xiàng)。3 在下拉菜單中選擇相移次數(shù)，然后依次點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理開(kāi)始”、“計(jì)算截?cái)嘞辔?/p>

20、”、“相位展開(kāi)”、“減掉參考面”及“高度信息恢復(fù)”按鈕，進(jìn)行三維重建，重建結(jié)束后，點(diǎn)擊“OK”按鈕退出數(shù)據(jù)處理對(duì)話框。4 重建結(jié)束后，可以選擇菜單“處理結(jié)果”中的命令，查看每一步計(jì)算結(jié)果。如果測(cè)量對(duì)象是平行于參考平面的平面，可查看“處理結(jié)果”中的結(jié)果報(bào)告，獲得平面的最大值、最小值、平均值及均方差。5 重建結(jié)束后，可以選擇菜單“圖形操作”中的命令，或點(diǎn)擊工具欄 等按鈕，對(duì)圖像顯示區(qū)顯示的圖像進(jìn)行放大、拉線、三維顯示以及平面顯示操作，每次操作后點(diǎn)擊平面顯示按鈕 ，顯示的圖像可回到灰度平面顯示狀態(tài)。進(jìn)行圖像放大操作后，如要回到原始大小，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵即可。6 點(diǎn)擊工具欄 按鈕或菜單中的“文件保存”命令

21、，可以將當(dāng)前圖像顯示區(qū)中顯示的圖像保存為bmp圖像。7 如果希望繼續(xù)計(jì)算其它測(cè)量圖像，重復(fù)1到4步即可。 附錄一 標(biāo)定文件格式和參數(shù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)標(biāo)定以后將標(biāo)定結(jié)果存儲(chǔ)在C盤(pán)根目錄下，如果標(biāo)定文件不存在，無(wú)法進(jìn)行高度的恢復(fù)。Biaoding.txt文件儲(chǔ)存相位高度轉(zhuǎn)換所需系數(shù)和參考面相位值。對(duì)于圖像上每一個(gè)點(diǎn)，文件應(yīng)包含四個(gè)參數(shù)：ParPhaseHeight1、ParPhaseHeight2、 ParPhaseHeight3和UnwrapPhaseRef0，均為二維矩陣，矩陣大小是由CCD像面大小確定的，也就是由標(biāo)定測(cè)量視場(chǎng)所確定。相位高度轉(zhuǎn)換按照二次函數(shù)關(guān)系確定。像面上某一點(diǎn)(u, v)的高度可以

22、由下式計(jì)算得到phase(u, v) UnwrapPhase (u, v)UnwrapPhaseRef0(u, v)Z(u, v) = ParPhaseHeight1(u, v)*phase(u, v)2 + ParPhaseHeight2(u, v)*phase(u, v) + ParPhaseHeight3(u, v)其中ParPhaseHeight1、ParPhaseHeight2和ParPhaseHeight3是位相高度標(biāo)定時(shí)按照上式確定的擬合系數(shù)，UnwrapPhaseRef0是計(jì)算高度時(shí)所需的參考平面，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)際情況人為指定的某一個(gè)標(biāo)定平面，UnwrapPhase (u,

23、 v)是像面上(u, v)點(diǎn)的展開(kāi)相位值。附錄二 圖像文件命名規(guī)則為獲得準(zhǔn)確的三維重建結(jié)果，三維測(cè)量系統(tǒng)需要多幀相移圖像進(jìn)行三維重建。1數(shù)據(jù)處理所用的圖像命名規(guī)則如下：*0.bmp：含有圓心的圖像；*1.bmp：第一幀條紋圖像；*2.bmp：第二幀條紋圖像；*3.bmp：第三幀條紋圖像；如：某次測(cè)量中采用五幀相移算法，所需的六幀測(cè)量圖像分別為：test3-0、test3-1、test3-2、test3-3、test3-4、test3-5。2系統(tǒng)標(biāo)定所用的圖像命名規(guī)則如下：*00_0.bmp：第一標(biāo)定面位置含有質(zhì)心圖像；*00_1.bmp：第一標(biāo)定面位置第一幀條紋圖像；*00_2.bmp：第一標(biāo)

24、定面位置第二幀條紋圖像；*01_0.bmp：第二標(biāo)定面位置含有質(zhì)心圖像；*01_1.bmp：第二標(biāo)定面位置第一幀條紋圖像；如：某次標(biāo)定采用五幀相移算法進(jìn)行標(biāo)定，第一標(biāo)定面的六幀測(cè)量圖像分別為：Capture00_0.bmp、Capture00_1bmp、Capture00_2.bmp、Capture00_3.bmp、Capture00_4.bmp、Capture00_5.bmp，第二標(biāo)定面圖像為：Capture01_0.bmp、Capture01_1.bmp附錄三 圖形操作命令簡(jiǎn)介“圖形操作”命令共有四個(gè)，分別對(duì)應(yīng)于圖形操作菜單和工具欄 等按鈕，用于圖像顯示區(qū)顯示的圖像進(jìn)行放大、拉線、三維顯示

25、以及平面顯示操作。 放大：選擇“圖形操作”菜單欄中“放大”命令或點(diǎn)擊工具欄可進(jìn)行放大操作。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊待放大區(qū)域起點(diǎn)，拖動(dòng)鼠標(biāo)至待放大區(qū)域終點(diǎn)再點(diǎn)擊左鍵，屏幕上會(huì)顯示所選區(qū)域放大后的圖像。進(jìn)行圖像放大操作后，如要回到原始大小，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵即可。拉線：選擇“圖形操作”菜單欄中“拉線”命令或點(diǎn)擊工具欄可進(jìn)行拉線操作。該命令可查看感興趣的一行或一列圖像。在平面顯示狀態(tài)，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊拉線起點(diǎn)，拖動(dòng)鼠標(biāo)至拉線終點(diǎn)再點(diǎn)擊左鍵，屏幕上會(huì)顯示所選區(qū)域拉線圖像。若要回到平面顯示狀態(tài)，擊平面顯示按鈕 即可。三維顯示：選擇“圖形操作”菜單欄中“三維顯示”命令或點(diǎn)擊工具欄可進(jìn)行三維顯示操作。該命令可查看當(dāng)前圖像區(qū)的三維形狀。若要回到平面顯示狀態(tài)，擊平面顯示按鈕 即可。此命令下可對(duì)圖像進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)操作，方法：平移，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)即可；旋轉(zhuǎn)，同時(shí)按住shift鍵和鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。平面顯示：選擇“圖形操作”菜單欄中“