基于相位测量轮廓术的三维计算全息

2018-10-20康文奇林铭金蒋欣秀胡建雄卢群林庄义鑫

科技创新与应用 2018年26期

康文奇林铭金蒋欣秀胡建雄卢群林庄义鑫

摘要：基于相位测量轮廓术制作了三维物体的计算全息图。首先，将光栅投影投射在被测物体上；然后接收被物体调整后形变的光栅，并用解相位的方法解调获得三维物体的坐标信息；坐标信息经计算全息编码后制得全息图。全息图可通过计算模拟再现，亦可打印输出再现，实现三维传输和显示。

关键词：条纹投影；三维测量；面型测量

中图分类号：O438.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0016-03

Abstract： Based on phase measurement profilometry， a computer generated hologram （CGH） of three dimensional objects is made. Firstly， the grating projection is projected on the measured object； secondly， the grating adjusted by the object is received， and the coordinate information of the three-dimensional object is demodulated by the method of phase deconvolution； the coordinate information is encoded by computer generated hologram （CGH） to obtain the hologram. The hologram can be reproduced by computer simulation or printed out to realize three-dimensional transmission and display.

Keywords： fringe projection； three-dimensional measurement； surface measurement

引言

光學三维传感是信息光学中一个重要的研究领域，是指用光学手段获取物体三维空间信息的方法和技术。三维传感技术具有非接触、测量速度快、方便易行、精度适中等优点[1][2]，被广泛应用于三维物体重构、三维物体表面形位及尺寸参数的检测等领域。投影光栅相位法是三维轮廓测量中较简单易行的方法[3，4]，我们结合投影光栅相位法和计算全息术，将正弦光栅投影到物体上，依次移动正弦光栅产生一定的相位，由采集到的移相变形条纹图计算得到包含物体高度信息的相位[5]。获取的物体三维信息经计算全息编码，制成相应全息图，可模拟再现或光学再现，实现三维传输和显示。

1 相位测量轮廓术的基本原理

投影到被测物体表面正弦光栅经三维物体调制后，条纹将发生形变。图像接收系统采集变形条纹，可表示为：

条纹强度经归一化编码，绘制成灰度全息图。

3 实验与结果

实验测量系统主要由光栅投影系统、被调制图像接收系统和全息图计算处理系统组成。正弦光栅由光栅投影系统发出，投影在物体表面，经调制后的变形光栅像由图像获取系统采集后传送给全息图计算处理系统，全息图计算处理系统经解相位和全息图计算处理后，物体三维重建和三维显示。

4 结束语

将三维面型测量技术与计算全息技术相结合，实现了三维物体的非接触测量与再现。可用于不易接触或运动物体的三维显示与测量和三维动态显示。此方法具有装置简单、成本较低、方便存储与传输等优点。

参考文献：

[1]李勇，苏显渝.可获取彩色纹理的PMP三维测量系统[J].浙江师范大学学报，2006，29（1）：37-41.

[2]段帆，李金龙，罗林，等.基于PMP的钢轨三维面型复原及表面缺陷检测[J].信息技术，2017，05：72-78.

[3]李万松，苏礼坤，苏显渝.位相检测面形术在大尺度三维面形测量中的应用[J].光学学报，2000，20（6）：792-796.

[4]边心田，苏显渝，陈文静.基于条纹投影的三维坐标测量方法[J].光学学报，2015，36（3）：416-420.