Численные методы реконструкции трехмерной поверхности по многоракурсным изображениям, полученным в структурированном свете

• Автор: Сухоруков, Константин Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Актуальность проблемы

Цель и основные задачи диссертации

Научная новизна работы

Практическая значимость работы

Апробация работы, публикации

Структура и объем работы

Основные положения, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. Фурье-синтез трехмерной поверхности

1.1. Метод фурье-преобразования в профилометрии

1.1.1. Обзор существующих методов и алгоритмов фурье-профилометрии

1.1.2. Комплексное представление интерференционного изображения

1.1.3. Прямое преобразование .Фурье
1.1.4. Выделение “плюс первого” порядка
1.1.5. Обратное преобразование Фурье
1.1.6. Перемножение комплексных изображений
1.1.7. Вычисление фазы
1.1.8. Недостатки метода фурье-преобразования
1.2. Метод фурье-синтеза профилограмм
1.3. Разворачивание фазы
1.4. Определение областей фазы, реконструированной с низкой точностью
1.5. Восстановление профиля поверхности
1.5.1. Преобразование фазы в высоту
1.5.2.Обратное преобразование деформированного объекта
1.6. Выводы к главе

ГЛАВА 2. Методы повышения качества реконструкции трехмерной поверхности
2.1. Предобработка интерференционных изображений
2.1.1. Гомоморфная обработка
2.1.2. Добавление базовой плоскости
2.1.3. Уменьшение влияния постоянной составляющей фона
2.1.4. Низкочастотная фильтрация
2.2. Алгоритм Гершберга для комплексных изображений
2.2.1. Итерационный алгоритм Гершберга
2.2.2. Особенности применения алгоритма Гершберга для комплексных
изображений
2.3. Выводы к главе
ГЛАВА 3. Исследование метрологических характеристик алгоритмов фурье-синтеза и Гершберга
3.1. Цифровая модель
3.2. Анализ точности восстановления поверхности объекта методом фурье-синтеза
3.3. Исследование метрологических характеристик метода Гершберга
для интерферометрии
3.4.0пределение точности измерения формы объекта
3.5. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Программный комплекс восстановления поверхности трехмерных изображений
4.1. Описание программного комплекса
4.2. Конфигурирование программного комплекса
4.3. Блок захвата изображений
4.4. Блок выделения зоны интереса
4.5. Блок предобработки интерференционных изображений
4.6. Блок фурье-синтеза
4.7. Блок определения областей фазы, реконструированной с низкой точностью
4.8. Блок восстановления фазы в зоне интереса
4.9. Блок медианной фильтрации
4.10. Блок преобразования фазы в высоту
4.11. Блок трансформации получившихся координат в реальные
4.12. Блок трехмерной визуализации
4.13. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

1.4. Определение областей фазы, реконструированной с низкой точностью
При реконструкции поверхности с большими градиентами необходимо использовать дополнительную априорную информацию об областях, реконструированных с низкой точностью. Для более точного проведения “запрещающих линий” в алгоритме разворачивания фазы (1.3) был разработан метод, с помощью которого возможные места разрыва интерференционных полос на изображении обозначаются точками определенного цвета. Далее пользователю требуется соединить локальные группы точек линией. Суть метода определения возможного разрыва полос состоит в поиске критических точек, в которых при небольшом изменении размеров окна полосовой фильтрации сильно меняется значение восстановленной фазы. Был разработан следующий алгоритм действий:
1) Создаются четыре комплексные матрицы 1к(х>У), где к = 1
каждой из матриц выполняются действия, описанные в пунктах
1.1.2-1.1.6 с той лишь разницей, что для каждой последующей матрицы полуширина окна Хемминга изменяется (увеличивается) по закону
2) Точка на изображении подсвечивается определенным цветом, если выполняются следующие условия:
вычисленная “несшитая” фаза к-й матрицы.
На рисунке 1.14.1 слева показана интерферограмма зуба с областями разрыва полос. В результате применения алгоритма определения возможного разрыва полос определенные точки обозначаются зеленым цветом, что
где к,к2 - определяемые экспериментально коэффициенты, <рк