题目：阶跃表面三维形貌测量的解相和匹配技术研究

为了实现对具有强反光阶跃表面飞机整体结构件在线高精度快速测量，重点研究了双目结构投影栅相位法三维形貌测量中的解相和相位立体匹配技术。针对强反光特点，通过研究物体表面反射模型和强反光对解相的影响，提出高动态范围图像合成解相方法；针对阶跃特点，通过比较编码光栅相位展开方法，时间相位展开方法和外差多频相位展开方法处理阶跃表面的性能，采用外差多频方法对相主值图进行相位展开；针对传统相位立体匹配方法的不足，提出了基于极线校正的相位立体匹配方法；最后，提出了解相和相位立体匹配精度评测方法。主要的实验结果和结论包括：(1) 高动态范围图像合成解相方法能够克服反射光能量范围与CCD图像传感器动态范围不一致，合成光栅图像能够保证感兴趣区域光栅调制度大于设定阈值，实现对强反光表面正确解相；(2) 外差多频相位展开方法仅需三级光栅即可实现对阶跃表面相主值图进行相位展开，具有精度高、速度快的特点。论文最终采用的解相流程为：采用高动态范围图像合成方法采集光栅图像；采用4幅等间距满周期相移法解相；采用外差多频相位展开方法对相主值图进行相位展开；(3) 使用基于极线校正的相位立体匹配方法建立左右图像对应关系，对具有高平整度测试表面进行三维重建，平面测量误差缩小到0.0178mm，匹配时间缩短了20%。采用多线程技术，单视场测量数据处理时间缩短到3~5秒。新方法能够避免计算复杂极线，缩短了匹配时间。(4) 三维重建精度仿真结果与实测结果吻合，本文提出的解相和相位立体匹配精度评测方法是准确有效的。实验结果表明，采用论文提出的各项技术能够保证三维测量系统达到项目任务书要求的相关技术指标，研究成果推动了光学三维测量系统在工业现场检测领域的应用。