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随着计算机、光学和光电子技术的发展,传统的测量方法发生了很大的变化,新的三维测量方法不断涌现。光学三维测量技术因具有高精度、高效率和非接触的特点,成为当前发展极为迅速的一个领域。目前该技术主要针对于漫反射物体的测量,对在实际中大量存在的类镜面反射物体的测量技术还不成熟。对于镜面反射物体光学三维测量的相关研究和发展,已滞后于需求的增长。在这样的背景下,本文以镜面物体光学三维测量技术为研究目标。
本文从光学三维测量的发展历史和沿革入手,对现有的镜面光学三维测量的原理和技术进行了分析和比较,提出了基于莫尔条纹的镜面物体三维测量方法,即“相移莫尔形貌术”,该方法将莫尔测量方法和相移技术相结合,以实现镜面物体三维形貌的自动测量与重建。
在上述理论推导的基础上,本文完成了实际测量系统的搭建。其原理可概括为:将一个粗光栅(即参考光栅)置于被测镜面前,该参考光栅将由被测镜面成像形成虚像。透过参考光栅可拍摄到光栅虚像(即变形光栅)和参考光栅重叠产生的莫尔条纹。通过对条纹图像的处理,从中获取被测物体各点的高度分布。进而可重建被测镜面的形状信息,文章实现了以化妆镜为样品的测量,验证了本文测量方案的可行性。最后,对全文工作进行了总结,并提出了下一步研究工作的设想和建议。