相位測(cè)量輪廓術(shù) ( PhaseMeasuring Profilometry,簡(jiǎn)稱(chēng)PMP)是采用結(jié)構(gòu)光照明的一種非接觸的三維面形測(cè)量方法. 這種方法采用正弦光柵投影和數(shù)字相移技術(shù),以較低廉的光學(xué)、電子和數(shù)字硬件設(shè)備為基礎(chǔ),以較高的速度和精度獲取和處理大量的三維數(shù)據(jù)。作為一種重要的三維傳感手段,這種方法已在工業(yè)檢測(cè)、實(shí)物仿形、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

1）光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)按照成像照明方式的不同通常可分為被動(dòng)三維測(cè)量和主動(dòng)三維測(cè)量?jī)纱箢?lèi)。 

   相位測(cè)量輪廓術(shù)目前已成為使用最為廣泛的主動(dòng)三維測(cè)量技術(shù)。

2）相位計(jì)算

2.1 相位主值計(jì)算 

    標(biāo)準(zhǔn)N幀相移算法對(duì)系統(tǒng)的隨機(jī)噪聲具有最佳的抑制作用，且對(duì)N-1次以下諧波誤差不敏感，目前已成為結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)中使用最為廣泛的一種相移算法。

2.2 相位展開(kāi)

    目前已有非常多的相位展開(kāi)算法，這些算法大體上可分為兩大類(lèi)：空間相位展開(kāi)和時(shí)間相位展開(kāi)。與空間相位展開(kāi)方法相比，時(shí)間相位展開(kāi)雖然需要的圖像更多，但是可以算法的穩(wěn)定性更強(qiáng)。因此，多采用多頻外差原理這一經(jīng)典的時(shí)間相位展開(kāi)方法進(jìn)行相位展開(kāi)。

3） 相位誤差分析與補(bǔ)償

3.1 相位誤差分析

     一般來(lái)講，相位測(cè)量輪廓術(shù)中的相位誤差有三個(gè)主要來(lái)源:相移機(jī)構(gòu)的相移誤差、光柵圖像的非正弦化、光柵圖像的離散化和隨機(jī)噪音。其中光柵圖像的非正弦化將成為系統(tǒng)相位計(jì)算的主要誤差。

      相位測(cè)量輪廓術(shù)的測(cè)量誤差有2個(gè)主要來(lái)源,即相移誤差和探測(cè)器的非線性誤差.

      相移誤差因相移步距的不相等所致,相移誤差常常是不可避免的,但是可以通過(guò)采用精密的相移裝置和測(cè)量過(guò)程中采用實(shí)時(shí)相移校正技術(shù) ,使相移誤差降低到最小限度.這時(shí)探測(cè)器的非線性誤差將成為主要的影響因素.

3.2 相位誤差補(bǔ)償

      光柵圖像中的高頻分量引起的相位誤差是有規(guī)律的，如果能夠?qū)ζ溥M(jìn)行正確的統(tǒng)計(jì)，找出其分布規(guī)律，則可使用相位誤差查找表對(duì)其進(jìn)行有效的補(bǔ)償。

      通過(guò)直接分析拍攝標(biāo)準(zhǔn)平板得到的光柵圖像的相位誤差，并量化建立相位誤差查找表，后續(xù)系統(tǒng)標(biāo)定和測(cè)量過(guò)程中使用已建立的相位誤差查找表對(duì)相位誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 

4）系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定

     選對(duì)合適的系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定方法可以有效的減小誤差。

5）三維重建

6） 結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用簡(jiǎn)介

      利用結(jié)構(gòu)光成像的設(shè)備目前已經(jīng)很成熟的拍照式三維掃描儀，如：精易迅科技的PTS系列三維測(cè)量系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)型系統(tǒng)的測(cè)量精度為0.05mm，精密型系統(tǒng)的測(cè)量精度為0.015mm。

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