基于数字全息技术的材料表面形貌测量基础研究-机械设计及理论专业论文.docx

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明及使用授权声明 重庆理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所 取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人， 均已在文中以明确方式标明。 本人承担本声明的法律后果。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）： 1.保密□，在 年解密后适用本授权书。 2.不保密□。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 摘要 数字全息测量是无接触表面测量技术的一种重要方法，其结合了传统的光学全 息和计算机图像处理技术，利用高分辨率的光电传感器（CCD 或 CMOS）取代传统 光学全息中的记录干板来记录物体的全息图，并通过计算机实现对全息图快速重建 和处理，而达到对物体的表面形貌进行测量的目的。数字全息测量技术因其具有的 无损伤、高分辨率、无接触和高效率等特点，使它已经成为一种有效的科学测量方 法，并且已经应用到多个领域，比如材料表面测量、物体变形测量以及微生物研究 等多个方面。 本文围绕数字全息测量技术对透射性材料表面形貌测量展开研究。首先分析了 数字全息的基本理论；介绍了菲涅尔和卷积两种全息图重建的基本算法，并对数字 全息成像、全息图的记录和重建进行了计算机模拟；其次介绍和分析了相位解包裹 技术的相关理论，讨论了基本解包裹和最小二乘法两种解包裹算法的基本原理，并 通过 MATLAB 对相位解包裹过程进行了计算机模拟。 本文采用理论分析，物理试验验证光学试验的研究方案。首先介绍了数字全息 技术对材料表面形貌进行测量的基本理论，并通过计算机对这个测量理论的基本过 程进行了模拟仿真，验证了此理论的可行性。其次建立了一套能应用于数字全息对 材料表面形貌进行测量的试验光路，对透射性材料标准靶面和滴在载玻片上的水滴 进行了光学试验，通过一系列的数字图像处理方法，得到材料表面的相位分布信息， 并将其转化为材料表面的高度分布信息，进而得到所测材料的表面形貌信息并进行 三维显示。同时在本文中，采用了扫描三维轮廓仪对标准靶面进行扫描作为对数字 全息测量技术的验证，通过对结果的分析和对比，验证了数字全息测量技术在对材 料表面形貌进行测量方面是一种有效可行的测量方法。 关键词：数字全息，测量技术，相位解包裹，表面形貌 I 重庆理 重庆理工大学硕士学位论文 II AB ABSTRACT Abstract Digital holographic measurement technology is an important methodology of none-contact surface measurement, which is combined with conventional optics and modern computer image processing technology together. It mainly uses high resolution photoelectric sensor（CCD or CMOS）to replace the conventional holographic plate to record the hologram, and then the hologram is reconstructed and processed rapidly by computer to achieve the goal of measuring the surface of the object. Due to the characteristics of none-damage, high resolution, none-contact and high efficiency, digital holographic measurement technology has been an effective methodology in many fields, such as material surface measuring, deformation measuring and biology study. The research is mainly conduct