用相移干涉法测量表面三维轮廓的研究

简要地介绍了以白光干涉理论为基础 ,利用相移干涉法进行表面三维轮廓测量的原理与系统的构成 。

测量透明薄膜表面三维轮廓的新型白光干涉法

基于新型的峰值分离算法,提出了白光干涉法(垂直扫描白光测量法)的一种新的应用———测量覆盖透明薄膜的物体表面的三维轮廓,并同时测量出透明薄膜的三维轮廓和厚度信息,克服了传统光学非接触测量的缺点,拓展了白光干涉法的应用领域。这一技术可用于检测光学厚度约为1μm或以上的透明薄膜,可广泛有效的应用于半导体和LCD加工制造等需要精细测量的领域。

三维表面轮廓的白光干涉垂直扫描测量方法的研究

基于白光干涉垂直扫描轮廓测量原理,研制出一种以6JA干涉显微镜为基础,配合自带计量衍射光栅测量系统的精密垂直位移工作台,从而实现大范围、高精度三维表面轮廓测量的方法.实验结果表明,采用白光干涉垂直扫描轮廓测量方法,可满足测量解析度及精度达到纳米等级的同时,其垂直测量范围可达80μm的三维表面轮廓测量要求.

用于荧光分子断层成像的小动物躯干部分三维表面轮廓重建研究

目的:基于CCD的荧光分子断层成像(FMT)近年来取得了快速发展,非接触式荧光分子断层成像技术(FMT)需要获取成像对象的三维表面轮廓,用于荧光团浓度重建的前向模型。方法:提出一种在白光条件下基于反投影法的三维轮廓提取方法,在获取360°的CCD照片后,滤波反投影重建断层,经过相应的图像平滑处理,得到轮廓边界,校准后重建出表面轮廓。结果:仿体实验和小动物实验结果表明,该方法具有毫米量级的重建精度。结论:该方法能够很好地重建躯干部分表面三维轮廓,较其他表面轮廓提取方法简单、实用,而且能够顺利地结合到荧光成像的工作流程中去,不需要单独成像,保证了整个成像过程的连续性。

三维表面轮廓的测量技术

简要介绍了用于三维表面轮廓测量的接触式和非接触式两种测量方法的优缺点 ,重点阐述了实体光栅法、正弦波相位调制法和白光相移干涉法三种非接触式测量方法的原理。提出了用白光相移干涉法进行三维表面轮廓测量应采用的系统结构和算法。

用于荧光断层成像的边缘反投影三维表面轮廓提取算法

目的为非接触式荧光分子断层成像提供一种快速、准确、简单易行的三维表面轮廓提取方法。方法在获得了成像物体的多角度白光图像后,首先用水平集方法提取边界,然后用基于边缘的反投影方法获得断层图像,最后通过提取每一断层图像的轮廓而最终获得成像物体的三维表面轮廓数据。结果仿体实验和小动物实验表明该方法与以往所采用的基于滤波反投影的表面轮廓提取方法具有相当的精度,提取速度则加快了1～25倍。结论该方法简单易行,能够适用于荧光分子断层成像系统,并能快速、准确地为后续断层重建提供所需的三维表面轮廓。

实时表面三维数据获取系统的研究

介绍了一种基于时空编码结构光场的完整三维模型实时获取系统。以一台LCD投影仪对被测物体表面进行时空编码,CCD摄像机同步获取物体编码信息,通过计算机软件对编码信息进行处理和解码,利用无约束线结构光的三维几何模型从摄像机图像中获取表面三维数据。提出了二进制时空编码结构光的设计原则,设计了一幅能够产生三帧56条纹编码的星座图,用该图构造出一组二进制的时空编码光。对该系统进行了理论分析,并以小茶杯和棱柱体石膏模型为对象进行了具体实验,验证了该系统的可行性。

结构光三维曲面重构

提出了一种基于结构光三维视觉的曲面重构方法。探讨了摄像机的标定、光平面的标定。并利用经物体表面调制过的结构光条纹作为物体三维信息传递工具,以CCD摄像机作为图像获取器件,通过计算机软件处理,对调制过的光栅条纹进行分析解码。最后通过已标定的系统获取物体的三维曲面数据。

非光学量测试与设备

TB92 2002032253基于线阵CCD阵列的在线检测方法=New 3D surfacemeasurement online based on linear CCD arrays[刊,中]/周鸿,赵宏(西安交通大学机械学院激光与红外应用所.陕西,西安(710049))//半导体技术.-2001,26(11).-1-4利用矩形光栅离焦投影,产生正弦光场,通过三个严格排列的线阵CCD阵列对物体三维轮廓进行扫描采样测量,一次扫描就可以获得三幅相位图。重点讨论了该方法的原理和特点,并给出试验简图及实际测量结果。图8(李瑞琴)

高阶高斯滤波和Radon变换结合的缸体特征提取

针对缸体表面特征以沟槽为主、方向性显著的特点,提出了使用高阶高斯回归滤波预处理与Radon变换相结合对表面的沟槽特征进行提取的方法。高阶高斯回归滤波抑制了边界效应,使得表面数据能被全部用于分析,提高了数据的使用率,同时减轻了异常值对滤波结果的影响,防止了沟槽形状带来的极值对滤波中线提取的干扰。在Radon变换过程中,为了防止沟槽密集处由于特征方向性减弱造成的特征提取困难,将沟槽特征整体的提取简化为对沟槽中心线的提取。考虑到沟槽底部极小值点分布与中心线之间的强相关性,使用深沟槽底部极小值点拟合确定中心线的位置。浅沟槽与轻微划痕也会留下极小值点,对深沟槽极小值点的提取造成干扰,因此引入深度阈值将两者区分。对样本分析后,得到沟槽的主要角度为19.5°、91.1°、165.6°。表面沟槽整体缺陷率为35.95%,大于单条沟槽缺陷率。与从二维轮廓线提取的表面特征结果对比表明,采用该方法所提取的缸体三维表面特征不仅包含了更多的特征信息,而且特征提取结果对表面局部的极值具有更强的稳健性。

Profilometry with Grating Projection Based on One-step Phase Shift

An optical technique for 3 D shape measurement is presented. This technique, based on a deformed projected grating pattern which carries 3 D information of the measured object, can automatically and accurately obtain the phase map of a measured object by using one step phase shift algorithm.In comparison with traditional phase shift technique, the technique is much faster, with the equivalent accuracy. Only one frame image is sufficient for measuring. Experimental result of typical object is presented.