基于相位測量輪廓術的三維計算全息

康文奇 林銘金 蔣欣秀 胡建雄 盧群林 莊義鑫

摘 要：基于相位測量輪廓術制作了三維物體的計算全息圖。首先，將光柵投影投射在被測物體上；然后接收被物體調整后形變的光柵，并用解相位的方法解調獲得三維物體的坐標信息；坐標信息經計算全息編碼后制得全息圖。全息圖可通過計算模擬再現，亦可打印輸出再現，實現三維傳輸和顯示。

關鍵詞：條紋投影；三維測量；面型測量

中圖分類號：O438.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）26-0016-03

Abstract： Based on phase measurement profilometry， a computer generated hologram （CGH） of three dimensional objects is made. Firstly， the grating projection is projected on the measured object； secondly， the grating adjusted by the object is received， and the coordinate information of the three-dimensional object is demodulated by the method of phase deconvolution； the coordinate information is encoded by computer generated hologram （CGH） to obtain the hologram. The hologram can be reproduced by computer simulation or printed out to realize three-dimensional transmission and display.

Keywords： fringe projection； three-dimensional measurement； surface measurement

引言

光學三維傳感是信息光學中一個重要的研究領域，是指用光學手段獲取物體三維空間信息的方法和技術。三維傳感技術具有非接觸、測量速度快、方便易行、精度適中等優點[1][2]，被廣泛應用于三維物體重構、三維物體表面形位及尺寸參數的檢測等領域。投影光柵相位法是三維輪廓測量中較簡單易行的方法[3，4]，我們結合投影光柵相位法和計算全息術， 將正弦光柵投影到物體上，依次移動正弦光柵產生一定的相位，由采集到的移相變形條紋圖計算得到包含物體高度信息的相位[5]。獲取的物體三維信息經計算全息編碼，制成相應全息圖，可模擬再現或光學再現，實現三維傳輸和顯示。

1 相位測量輪廓術的基本原理

投影到被測物體表面正弦光柵經三維物體調制后， 條紋將發生形變。圖像接收系統采集變形條紋，可表示為：

條紋強度經歸一化編碼，繪制成灰度全息圖。

3 實驗與結果

實驗測量系統主要由光柵投影系統、被調制圖像接收系統和全息圖計算處理系統組成。正弦光柵由光柵投影系統發出，投影在物體表面，經調制后的變形光柵像由圖像獲取系統采集后傳送給全息圖計算處理系統，全息圖計算處理系統經解相位和全息圖計算處理后，物體三維重建和三維顯示。

4 結束語

將三維面型測量技術與計算全息技術相結合，實現了三維物體的非接觸測量與再現。可用于不易接觸或運動物體的三維顯示與測量和三維動態顯示。此方法具有裝置簡單、成本較低、方便存儲與傳輸等優點。

參考文獻：

[1]李勇，蘇顯渝.可獲取彩色紋理的PMP三維測量系統[J].浙江師范大學學報，2006，29（1）：37-41.

[2]段帆，李金龍，羅林，等.基于PMP的鋼軌三維面型復原及表面缺陷檢測[J].信息技術，2017，05：72-78.

[3]李萬松，蘇禮坤，蘇顯渝.位相檢測面形術在大尺度三維面形測量中的應用[J].光學學報，2000，20（6）：792-796.

[4]邊心田，蘇顯渝，陳文靜.基于條紋投影的三維坐標測量方法[J].光學學報，2015，36（3）：416-420.

[5]蘇顯渝，李繼陶.信息光學[M].北京：科學出版社，2004，8.

[6]甘亮勤，曾勝財，楊上供，等.計算全息的采樣研究[J].激光雜志，2015，36（3）：21-23.