基于空间载波相移的激光散斑测量系统

【摘要】数字散斑干涉技术(DigitalSpecklePatternInterferometry/DSPI)是一种对非光滑表面物体进行无损、全场、高精度的光学干涉测量技术。它集合了多项近现代出现的先进技术，包括了激光技术、电子技术、计算机技术、图像处理技术、精密测试技术等等诸多现代技术。它目前已经被成功应用于航空航天、汽车、生物医学等诸多领域。相移技术作为相位细分技术中的重要分支已经被广泛运用于数字散斑测量技术之中。然而目前通用的基于时间相移技术的散斑干涉测量系统由于无法通过单一时刻测量信息解算物体相位信息，因此不能对动态变化的物体进行形变测量，无法满足工业测试中对动态物体的测量需求。本文课题来源于国家自然科学基金项目（51075116），研究了基于空间载波相移的数字散斑快速测量系统及其关键技术，可以实现动态变形的测量；论文对传统时间相移技术与空间载波相移技术进行了分析比较并进行实验验证；对数字散斑干涉图像的后续处理、相位测量中的各种关键算法进行了研究与比较，并编写了数字散斑干涉系统软件。为后续动态测量系统集成化、实用化打下了良好的研究基础。论文的主要研究工作包括：1、依据数字散斑干涉测量系统原理及被测物特性，组建了基于空间相移技术测量动态变形物体的数字散斑干涉动态测量系统，并完成了实验系统器件选择与搭建。同时将其与基于时间相移技术测量静态或准静态变形物体的数字散斑干涉静态测量系统进行了比较，分析了各自优劣。2、研究了数字散斑干涉图像处理的关键技术，主要包括两种相移技术的相位解算方法、合适的相位图滤波算法、各类相位解包裹算法的适用范围与应用效果等。3、基于Windows的VisualStudio2010平台结合MIL图像采集库与OpenGL图像图形库，采用C++语言编写了一套完整的数字散斑干涉测量软件。能同时支持空间载波相移技术与时间相移技术，在满足动态物体测量的同时兼顾静态物体高精度测量。实现了从采集到处理最终输出及三维重构的一系列过程。4、利用所搭设实验测量系统及编写的软件，基于对相移技术特点的分析，对不同的特点的被测物采用了各自合适的相移系统进行了测量，并均成功解算出了被测物体的相位信息。
【作者】李骏睿；
【导师】杨连祥；
【作者基本信息】合肥工业大学，仪器仪表工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】数字散斑干涉；图像处理；相移技术；空间载波；

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