物理模拟试验模型顶面三维面形测量方法研究（可复制论文）.pdf

物理模拟试验模型顶面三维面形测量方法研究摘要宋珊珊藕庞胄畔⒋指导教师:单亦先教授任旭虎副教授三维面形测量在机器视觉、工业在线检测、实物仿型、地质勘探等多个领域具有重要的意义。基于傅里叶变换轮廓术的三维面形测量技术是三维传感中应用较为广泛的一种方法。本课题是构造物理模拟试验系统的一个重要组成部分,主要用于对地质试验体顶面变形程度和过程的定量测量。文中对测量系统的滤波、相位展开以及系统标定等关键技术作了深入研究。针对傅里叶变换轮廓术测量复杂物体形状时,出现频率混叠,滤波时难以确定截止频率,选用了巴特沃斯滤波器、矩形滤波窗、汉宁滤波窗以及小波滤波几种滤波方法对变形光栅图进行处理。计算机模拟并比较了在有噪声和无噪声的情况下不同滤波方法的误差分布,数据分析表明,汉宁滤波窗对噪声可以起到很好的抑制作用;利用小波多分辨率特性提取有效的基频分量,抑制了频谱混叠,实验结果验证该法可以提高傅里叶变换轮廓术的测量精度和测量范围。在三维面形测量中,当截断相位数据受到噪声、阴影等因素的影响时,利用传统的相位展开算法进行相位展开时会出现拉线现象。本文对路径相关和路径无关的相位展开算法进行了重点研究。利用质量图导引算法对实际物体进行了相位展开,实验结果表明:相位导数偏差质量图能够比较好的反应截断相位质量,而最大相位梯度质量图可以正确标识出不连续区域。因此应该根据实际情况选择合适的质量图作为展开路径
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的质量导引。系统标定是进行光学三维测量的必要日幔低潮甓ǚ治A讲糠郑篫坐标标定和,坐标标定。甓ㄓ糜诮⑽锾甯叨群拖辔徊畹亩杂系,,坐标标定就是建立起图像像素坐标与物体世界坐标,的对应关系。文中研究了摄像机成像的数学模型,介绍了采用的系统标定方法,并对实际标定结果进行了误差分析,实验结果表明,此方法有较高的标定精度和标定效率。应用三维面形测量系统进行实物测量,实验结果证实了本文采用的滤波方法、相位展开算法和系统标定方法的有效性。关键词:三维面形测量,傅里叶变换轮廓术,滤波,相位展开算法,系统标定
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签名:一拯煎睢玉一年鹿璮日D隆軯日炒夕年关于论文使用授权的说明独创性声明C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国石油大学或其它教育机构的学位或证书面使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件及电子版,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
第绪论三维面形测量技术概述课题来源及研究意义地质构造物理模拟试验是研究地质构造的一种有效手段,是帮助地质学家认识构造变形过程、研究构造形成机制的重要方法。构造物理模拟的实质是利用相似性原理,在砂箱等模拟试验条件内用运动、凡何等相似理论,根据变形几何的法则,即控制几何与运动等条件,控制构造变形的因素,研究地质构造的成因和演化过程,预测构造的形戍机理,对构造的结构进行定量和定性分析【旧。构造物理模拟试验装置就是为这一目的而设计的试验装置系统。胜利油田的地质情况十分复杂,经过余年的勘探和开发,大部分构造的走向已经逐步被掌握,但是,对其成因的解释,仅靠对地质资料的理论分析研究,有时尚不能清楚的解释各种地质现象,达不到细致研究油气运移和油气积聚的要求。为此,中石化胜利油田有限公司地质科学研究院与中国石油大学商定,委托中国石油大学6,研制地质构造模拟试验装置。地质构造的发展和形成对石油和天然气的形成、运移、聚集起着主导作用,只有揭示了地质构造的发育史才能提出勘探方向。地质变形检测系统为地质模拟试验提供基础数据,以便地质学家进一步精确分析地质构造,本课题主要采用三维面形测量技术对地质试验体顶面变形程度和过程的定量测量。顶面三维面形测量系统,实现了构造物理模拟试验中对变形试验体从定性分析到定量分析的转变,具有重要的创新意义。目前,三维面形测量技术在机器视觉、实物仿形、工业检测、生物医学、地质勘探等领域具有重要的意义和广阔的应用前景。获取物体三维面形信息的基本方法可以分为两类:被动三维传感和主动三维传感。被动三维传感采用非结构照明方式,从一个或多个摄像系统获取的二维图像中确定距离信怠,形成三维面形数据。主动三维传感采用结构光照中国石油大学6硕士论文第滦髀
直接三角法轮廓测量术包括:激光逐点扫描法⒐馇袖。ê投1嗦傅里叶变换轮廓术的研究现