1、三維面形測量在機器視覺、工業(yè)在線檢測、實物仿型、地質(zhì)勘探等多個領(lǐng)域具有重要的意義。基于傅里葉變換輪廓術(shù)的三維面形測量技術(shù)是三維傳感中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。 本課題是構(gòu)造物理模擬試驗系統(tǒng)的一個重要組成部分，主要用于對地質(zhì)試驗體頂面變形程度和過程的定量測量。文中對測量系統(tǒng)的濾波、相位展開以及系統(tǒng)標(biāo)定等關(guān)鍵技術(shù)作了深入研究。 針對傅里葉變換輪廓術(shù)測量復(fù)雜物體形狀時，出現(xiàn)頻率混疊，濾波時難以確定截止頻率，選用了巴特沃斯濾波器、

2、矩形濾波窗、漢寧濾波窗以及小波濾波幾種濾波方法對變形光柵圖進行處理。計算機模擬并比較了在有噪聲和無噪聲的情況下不同濾波方法的誤差分布，數(shù)據(jù)分析表明，漢寧濾波窗對噪聲可以起到很好的抑制作用；利用小波多分辨率特性提取有效的基頻分量，抑制了頻譜混疊，實驗結(jié)果驗證該法可以提高傅里葉變換輪廓術(shù)的測量精度和測量范圍。 在三維面形測量中，當(dāng)截斷相位數(shù)據(jù)受到噪聲、陰影等因素的影響時，利用傳統(tǒng)的相位展開算法進行相位展開時會出現(xiàn)拉線現(xiàn)象。本文對路徑

3、相關(guān)和路徑無關(guān)的相位展開算法進行了重點研究。利用質(zhì)量圖導(dǎo)引算法對實際物體進行了相位展開，實驗結(jié)果表明：相位導(dǎo)數(shù)偏差質(zhì)量圖能夠比較好的反應(yīng)截斷相位質(zhì)量，而最大相位梯度質(zhì)量圖可以正確標(biāo)識出不連續(xù)區(qū)域。因此應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇合適的質(zhì)量圖作為展開路徑的質(zhì)量導(dǎo)引。系統(tǒng)標(biāo)定是進行光學(xué)三維測量的必要前提，系統(tǒng)標(biāo)定分為兩部分：Z坐標(biāo)標(biāo)定和(X，Y)坐標(biāo)標(biāo)定。Z標(biāo)定用于建立物體高度和相位差的對應(yīng)關(guān)系，(X，Y)坐標(biāo)標(biāo)定就是建立起圖像像素坐標(biāo)與物體世界坐