亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于全息干涉圖的物體三維面形重建算法

        2020-01-18 05:51:58劉溫彥
        電子技術(shù)與軟件工程 2019年24期
        關(guān)鍵詞:面形球面光束

        文/劉溫彥

        1 引言

        三維面形測(cè)量在目標(biāo)檢測(cè)、產(chǎn)品檢驗(yàn)、材料分析、生產(chǎn)制造、文物修復(fù)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。目前的形貌測(cè)量分為兩大類:接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量,非接觸式測(cè)量方法即在不接觸被測(cè)物表面的條件下,可以得到被測(cè)物體參數(shù)的測(cè)量方法,具有測(cè)量速度快、精度高、實(shí)時(shí)、非接觸等優(yōu)點(diǎn)。目前主要分為電磁學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)三大類?;诠鈱W(xué)原理的測(cè)量方法具有抗電磁干擾、可以微區(qū)隱蔽測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。其中常用的主要有數(shù)字全息法、時(shí)間飛行法、相位測(cè)量法、莫爾條紋法、結(jié)構(gòu)光法、散斑干涉法、雙目及多目立體視覺(jué)法等。不同方法針對(duì)不同的測(cè)量場(chǎng)合,各有優(yōu)缺點(diǎn)。本文采用高精度、非接觸式邁克爾遜干涉法對(duì)物體表面進(jìn)行三維測(cè)量。

        2 理論建模

        本文所采用的邁克爾遜干涉裝置如圖1所示,激光管LD發(fā)出的激光束經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后,由半反鏡BS分為兩束-反射和透射光束,反射光束經(jīng)反射鏡M反射形成參考光束,透射光束入射到待測(cè)物體表面,由物體反射后即為物光束,兩束光干涉后光強(qiáng)由CCD攝像頭接收,送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和面形重構(gòu)。

        假定LD發(fā)出的是一束平行光(平面波),則參考光束和物光束的復(fù)振幅分別表示為:

        圖1:干涉裝置,LD:激光管;BS:半反鏡;M:反射鏡;M1:M相對(duì)于BS的對(duì)稱位置;CCD:攝像機(jī);PC:計(jì)算機(jī)

        其中aR和φR分別為參考光束的振幅和位相,aO(x,y)和φO分別為物光束的振幅和位相。如果物體表面起伏用z(x,y)表示,那么CCD所接受到的干涉光強(qiáng)為:

        3 不同物體表面的二維干涉圖

        根據(jù)上述理論模型,我們針對(duì)不同形狀的物體表面(包括平面、凹球面及凸球面)進(jìn)行理論計(jì)算,可以得到不同的二維干涉條紋圖。

        如果物體表面為平面,并且與系統(tǒng)光軸(z軸)垂直,則z(x,y)為常數(shù),無(wú)干涉圖案。如果物面是與M1(鏡面M關(guān)于BS的對(duì)稱面)夾角為θ的平面,則物光、參考光位相差表示為假定aR=aO(x,y)=1,λ=0.405μm,θ=18°,并將它們代入方程(1),我們可以得到平面物體二維干涉條紋分布如圖2a所示。從圖中可以看到,干涉圖是一系列平行直條紋,條紋的間距跟傾角θ有關(guān)。

        當(dāng)待測(cè)面為凸面時(shí),物、參考光的位相差為φO-φR=2k[z(x,y) ]=2k[L-(x2+y2)/2R],將此式及aR=aO(x,y)=1,L=3μm,R=10μm,λ=0.405μm代入方程(1)可得干涉圖如圖2b所示,從圖中可以明顯看出,干涉圖是同心圓環(huán),中心為暗紋,而且環(huán)間距從中心到邊緣逐漸減小。

        當(dāng)待測(cè)面為凹球面時(shí),物光與參考光位相的不同表示為φO-φR=2k[Lz(x,y) ]=2k[L-(x2+y2)/2R],將此式及aR=aO(x,y)=1,L=0,R=10μm,λ=0.405μm代入方程(1)可得干涉圖如圖2c所示,從圖中可以明顯看出,干涉圖同樣是同心圓環(huán),而且環(huán)間距也是從中心到邊緣逐漸減小。與凸面所得干涉圖不同的是中心為亮干涉場(chǎng),這是因?yàn)橹行奈恢脳l紋的光強(qiáng)與物體表面開(kāi)口和M1的間距L有關(guān)。

        4 面形重建

        如果圖1中CCD所采集到的干涉圖的光強(qiáng)分布為I(x,y),對(duì)此光強(qiáng)進(jìn)行信息處理和解調(diào)重建物體的三維表面形貌。步驟如下:首先我們對(duì)光強(qiáng)I(x,y)進(jìn)行菲涅爾近似或者菲涅爾變換,得到如下方程:

        其中d是重構(gòu)表面和CCD攝像頭之間的距離,uR*(x,y)為參考光束的復(fù)共軛光束,λ為L(zhǎng)D激光的波長(zhǎng)。由此式子計(jì)算出Γ(ξ,η)后,我們可以得到物體表面的光強(qiáng)(振幅)分布及位相,表示為:

        角度函數(shù)的分子和分母分別表示函數(shù)Γ[ξ,η]的虛部和實(shí)部。

        圖3a是一個(gè)任意表面物體的二維干涉條紋圖,從圖中可以看出,該圖是關(guān)于y軸基本對(duì)稱的圖形。圖3b是利用上述方法,將參數(shù)d設(shè)為與L同量級(jí)的常數(shù),將參考光復(fù)共軛光束uR*(x,y)設(shè)為常數(shù)(因?yàn)閰⒖脊馐瞧矫娌ǎ?,代入公式?jīng)過(guò)計(jì)算解調(diào)后,重新構(gòu)建的物體的三維表面形貌圖,從圖中可以明顯的看出該物體表面是關(guān)于y軸對(duì)稱的曲面。

        圖2:物體為平面

        圖3:任意曲面干涉條紋圖(a)及重建的三維表面形貌(b)

        5 結(jié)論

        本文利用邁克爾遜干涉裝置及雙光束干涉法建立物體表面形貌測(cè)量的二維干涉模型,并以平面、凹球面和凸球面為例,給出相應(yīng)的干涉光強(qiáng)分布圖,他們分別為平行直條紋圖、同心圓環(huán)圖,而且條紋間距與平面和光軸夾角有定量關(guān)系,圓環(huán)間距與球面半徑的大小有關(guān)。最后給出三維形貌重構(gòu)的理論模型,并以任意曲面干涉強(qiáng)度分布為基礎(chǔ),采用菲涅爾近似或者菲涅爾變換的方法給出物體表面的振幅和位相,從而重建出物體表面三維形貌。文中涉及方法簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好,對(duì)于面形的非接觸、高精度測(cè)量具有重要的應(yīng)用前景。

        猜你喜歡
        面形球面光束
        2維Airy光束陣列強(qiáng)度的調(diào)控技術(shù)研究
        反射鏡面形三坐標(biāo)白光掃描檢測(cè)精度研究
        詭異的UFO光束
        奧秘(2021年3期)2021-04-12 15:10:26
        使用最小二乘迭代相移方法測(cè)量透明元件*
        球面檢測(cè)量具的開(kāi)發(fā)
        超光譜儀光柵面形對(duì)光譜性能影響的仿真分析
        Heisenberg群上移動(dòng)球面法的應(yīng)用——一類半線性方程的Liouville型定理
        激光共焦顯微光束的偏轉(zhuǎn)掃描
        采樣點(diǎn)分布對(duì)基于面形斜率徑向基模型的自由曲面擬合精度的影響
        激光探索
        男性一插就想射是因为啥| 蜜臀av一区二区三区精品| va精品人妻一区二区三区| av区无码字幕中文色| 亚洲狠狠婷婷综合久久久久图片| 国产最新在线视频| 风韵丰满妇啪啪区老老熟女杏吧| 亚洲av大片在线免费观看| 中文字幕一区二区人妻秘书| 国产aⅴ无码专区亚洲av| 国产精品美女久久久久| 国产欧美VA欧美VA香蕉在| 四虎无码精品a∨在线观看| av网站免费在线不卡| 日本国产亚洲一区二区| 免费拍拍拍网站| 亚洲AⅤ无码日韩AV中文AV伦| 最新手机国产在线小视频| 国产av精选一区二区| 男女性爽大片视频| 午夜内射中出视频| 车上震动a级作爱视频| 免费毛片性天堂| 国产精品亚洲精品专区| 亚洲中文字幕精品视频| 日本护士xxxxhd少妇| 人人妻人人狠人人爽天天综合网| 久久精品国产日本波多麻结衣| 人妻丝袜中文字幕久久| 中文字幕成人精品久久不卡91| 亚洲无av在线中文字幕 | www插插插无码免费视频网站| 无码国产精品色午夜| 在线日韩中文字幕乱码视频| 青青草 视频在线观看| 水蜜桃无码视频在线观看| 中文字幕国产精品中文字幕| 国产亚洲中文字幕一区| 亚洲成a人片在线观看无码3d| 99精品免费久久久久久久久日本| 亚洲一区二区三区久久蜜桃|