题目：基于贝塞尔光三角法的表面形貌测量及其非统计评定方法

表面形貌测量技术与评定理论是近年来国内外几何量精密测量的重要研究方向。激光三角法是表面形貌非接触测量中的一种常用方法。传统的激光三角法大多采用点结构高斯光束作为指示光源，在机械扫描机构的配合下，通过对被测表面进行逐点扫描完成表面形貌的测量。由于采用逐点扫描的测量方式，要获得整个被测表面的形貌信息，必须进行大量的测量，致使系统的测量效率低、速度慢，很不适合于大型物体表面的在线测量。同时，由于普通高斯光束存在“焦深”问题，限制了系统测量精度的提高。而在表面形貌评定理论方面，现有的分离与评定方法对测量数据的样本量和统计特性有很大的依赖性，这使其应用受到很大的限制。本文针对目前激光三角法表面形貌测量技术，以及表面形貌的分离与评定理论中存在的上述问题，进行了以下几方面的研究工作：1. 提出了基于灰色动态模型序列的灰色动态滤波方法，对灰色自适应加权均值滤波方法进行了改进。灰色滤波方法将原始信号看作是灰色过程，发挥灰色系统理论在处理小样本空间、非典型分布和不确定问题方面所具有的突出优势，克服常用滤波方法对信号统计特性的依赖性。2. 提出了基于改进的灰色自适应滤波的条纹图像预处理方法、基于改进的旋滤波的条纹图像预处理方法、基于改进的旋滤波和灰度插值的中心光斑定位方法，以及基于二维导数符号二值图的条纹中心线提取方法。利用这些方法，使贝塞尔光条纹图像中的噪声得到有效抑制，保证中心光斑及条纹中心线提取结果准确。3. 提出了基于滑动最小二乘的二维表面粗糙度评定方法、基于灰色动态滤波的二维表面形貌分离与评定方法以及基于灰色自适应滤波的三维表面粗糙度评定基准面的建立方法。所提出的表面形貌分离与评定方法，克服现有方法所存在的不足，可以作为现行高斯滤波法的一种有力的补充。4. 将近年来贝塞尔光束在理论和实验研究中取得的最新成果，应用于表面形貌精密测量中。将贝塞尔光束这种特殊的同心圆结构光作为指示光源，采用激光三角法的基本原理，构建表面形貌非接触测量系统。贝塞尔光束的无衍射特性有助于提高系统的测量精度，简化系统的结构。同时将同心圆环作为信息的载体，使得系统仅通过一次测量就能获得多个被测点的形貌信息，提高系统的测量速度。为了检验贝塞尔光束三角法表面形貌测量系统的实际性能以及所提出的表面形貌灰色分离与评定方法的有效性，进行了一系列的试验。试验结果表明该系统能够较准确地完成被测表面形貌和三维轮廓的测量，所提出的非统计评定方法能够比较有效地进行表面形貌的分离与评定。