物体的三维面形测量在计算机辅助设计、数控加工技术、产品质量检测、医学甚至艺术领域都有着广泛的用途。非接触的光学三维面型测量方法更具有精度高、速度快,易于在计算机控制下实行自动化测量等优点。在诸多的光学三维面形测量方法中傅立叶变换轮廓术只需要采集一帧条纹图就可以计算得到物体的相位分布,因而常被用于动态过程的测量。 相位展开是所有基于条纹分析的光学测量技术都难以避免的问题。在采用结构照明的光学三维传感方法中,相位展开是正确重建被测物体三维面形的关键步骤之一。在理想情况下,相位展开结果与路径无关,但实际情况复杂多变,已经有很多的相位展开方法被提出来。在动态过程测量中,相位的展开不仅包括x,y两个方向,还需要在时间t方向上展开。由于时间轴的引入,使得相位展开的路径具有更大自由度。本文主要对动态三维测量中相位展开的方法展开研究,主要内容如下: 1、讨论了三种用于动态三维测量的相位展开方法:直接展开法、相位差展开法和基于调制度排序的相位展开法,对比分析三种展开方法的优缺点,着重讨论了基于调制度排序的孤立区域的位相展开算法。在给出理论分析的同时,进行了计算机模拟实验验证。 2、将基于双色条纹投影的傅立叶变换轮廓术用于动态三维面形测量,以提高测量精度。为了确保不同时刻的相位面展开起始点相同,对双色光栅结构进行了改造,用第三种颜色分量在双色光栅模板上标记展开起始点,以指导相位展开。并将该理论集成到软件中,实现快速自动测量。详细介绍了该软件的结构和算法。