傅里叶变换轮廓术在三维形貌测量中的系统分析与坐标校准

"傅里叶变换轮廓术物体三维形貌测量的系统分析及其坐标校准方法" 傅里叶变换轮廓术（Fourier Transform Profilometry，FTP）是一种非接触式的三维形貌测量技术，广泛应用于精密工程、材料科学、生物医学等领域。在非共面和非平行度条件下，FTP系统的测量精度会受到影响。该文针对这一问题，进行了深入的系统分析和坐标校准方法的研究。 首先，文章介绍了FTP测量系统的基本工作原理，它基于傅里叶光学理论，通过将物体表面的形貌信息转化为相位分布，进而推算出物体的三维形状。在非共面和非平行度的环境下，系统光路结构复杂，需要更精确的模型来描述。为此，研究者引入了两个参考平面来辅助分析系统光路，并提出一个等效虚拟投影出瞳中心的概念，使得双光轴能够在理论上共面，从而简化了分析过程。 接着，文章利用光线跟踪原理建立了相位与高度之间的映射关系。这是一个关键步骤，因为相位信息是获取三维形貌的关键，而高度与相位的精确对应关系直接影响到测量的精度。通过对系统参数特性的研究，作者提出了满足平等度条件的参数设定，这有助于减小测量误差。 为了实现坐标校准，文章提出了一种新的方法，即借助摄像机坐标系来同时获取校准平面的高度和对应的相位数据。这种方法简化了校准流程，能够有效地校正高度和横向坐标的测量偏差。通过实际的实验，验证了这种方法的有效性和可行性，证明了其在复杂环境下的适用性。 关键词中的"傅里叶光"指的是傅里叶光学，是分析和处理光波信息的理论基础；"傅里叶变换轮廓术（FTP）"是本文的核心技术；"三维测量"是FTP的应用领域，涉及物体表面的三维重构；"相位高度映射"是FTP中从相位信息获取高度信息的关键步骤；"横向坐标校准"则是确保测量准确性的关键技术之一。 该研究对FTP在非理想条件下的应用进行了深入探讨，提出的坐标校准方法有助于提高三维形貌测量的精度，对于进一步提升FTP技术在实际应用中的性能具有重要意义。