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结合阶梯相位编码方法的最优脉宽调制技术用于投影仪散焦下的绝对相位获取

DOI：10.1016/j.optcom.2018.12.080 期刊：Optics Communications 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 对复杂表面进行精确的三维形状测量在工业检测中具有重要意义。然而，由于投影仪的非线性强度响应，采用相移算法的传统正弦条纹投影三维轮廓测量法表现欠佳。为解决这一问题，本文提出结合优化正弦脉宽调制（SPWM）技术与阶梯相位编码方法来获取解包裹相位。通过适当优化SPWM并采用小程度离焦的投影仪生成正弦条纹图案，可克服有害谐波和非线性伽马效应。实验使用两组四步相移条纹图案：一组包含由SPWM技术生成的四个正弦图案用于确定包裹相位；另一组包含嵌入阶梯相位码字的四个正弦图案，其阶梯变化与正弦条纹相位的2π不连续点完美对齐，用于确定相位解包裹所需的条纹级次。此外，针对离焦投影情况，由于相位编码条纹频率升高会导致条纹级次判定可靠性降低，因此采用自校正相位解包裹方法进行相位复原。通过实验验证了所提方法的性能。
作者： Wenbin Deng，Byeong-Mook Chung
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为克服因投影仪非线性强度响应导致三维轮廓测量性能欠佳的问题，提出一种结合正弦脉宽调制（SPWM）优化技术与阶梯相位编码方法的方案，以实现精确的绝对相位获取。

研究成果

该方法有效结合了SPWM与阶梯相位编码技术，在降低谐波与伽马效应的同时实现了精确的绝对相位获取。实验结果表明，相较于现有方法其测量精度与可靠性显著提升，适用于复杂曲面的三维形貌测量。

研究不足

该方法可能对相位编码条纹的散焦程度和高频分量较为敏感，从而影响条纹级次的可靠性。它需要仔细优化SPWM参数，且可能无法完美处理具有严重噪声或不连续性的极复杂表面。

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