多频外差全频解相法：提升自由曲面细节测量精度

"基于多频外差的全频解相方法是针对自由曲面对象细节测量的一种技术，旨在提高分辨率，抑制解相误差，并降低解相的充分条件。该方法结合了标准四步相移法和全频解相法，通过光栅节距与绝对相位的关系处理不同频率的外差信号，以获取更高精度的相位细节信息。相较于传统方法，这种方法对跳跃性误差的抑制效果更好，无需额外的误差校正。仿真和实验结果均证明，该方法在三维重构上具有更高的精度，重构表面更加平滑，细节呈现更清晰，解相误差标准差减少了44%。关键词涉及测量、表面测量、结构光、多频外差和相位解包裹技术。" 本文介绍了一种创新的相位测量方法，称为基于多频外差的全频解相技术，特别适用于自由曲面物体的高精度测量。在传统的光学测量中，尤其是结构光扫描或相位测量中，解相误差是常见的问题，这可能导致测量结果的不准确性和不稳定性。为了克服这些限制，研究者提出了一种新的策略。 首先，利用标准的四步相移法来获取包裹相位，这是一种广泛应用的相位恢复技术，通过拍摄物体在四个不同相移的光强图像，可以计算出物体表面的相位分布。然后，引入全频解相法，它依赖于绝对相位和光栅节距的相互关系，通过处理不同频率的外差信号，能够提取出更丰富的相位细节信息。这种方法的一个关键优势在于，它可以减少解相过程中出现的跳跃性误差，这种误差通常是由相位过零点引起的，导致解相结果的不连续。 通过仿真验证，该方法成功地实现了无跳跃性误差的解相，这意味着相位恢复的过程更为平滑，避免了传统方法中可能存在的突然变化。此外，由于不需要额外的误差校正步骤，这一过程变得更加简洁和高效。在实际实验中，该方法在三维重构的精度和表面质量方面表现优越，能够提供更清晰的细节，解相误差的标准差降低了44%，这意味着测量结果的精度显著提高。 这一技术对于需要高精度表面测量的领域，如制造业、光学工程、生物医学成像等，具有重要的应用价值。它不仅提高了测量的分辨率，而且简化了解相过程，降低了对解相条件的苛刻要求，有助于推动光学测量技术的发展。未来的研究可能会进一步优化这种方法，提高其在复杂环境和更大范围的测量应用中的性能。