光学投影层析三维成像测量实验系统的设计概述
光学投影式三维轮廓测量技术综述_郝煜栋
第5期1998年9月 光学技术O PT ICA L T ECHN O L OG YN o.5Sept.1998光学投影式三维轮廓测量技术综述郝煜栋 赵洋 李达成(精密测试技术及仪器国家重点实验室,清华大学精密仪器与机械学系,北京100084)摘 要:主要用于散射物体的宏观轮廓测量的光学投影式轮廓测量技术可以分为两大类:直接三角法和相位测量法。
直接三角法包括激光逐点扫描法、光切法和新近出现的二元编码图样投影法。
相位测量法以测量投影到物体上的变形栅像的相位为基础,包括莫尔法、移相法、傅氏变换法等等。
本文以基于相位测量和光栅投影法为重点综述了光学投影式轮廓测量技术的几种典型方法,讨论了它们的优缺点,并分析了研究热点和发展方向。
关键词:光学轮廓测量,光学投影,三角法,相位测量,莫尔技术,移相法,傅氏变换法,叠相还原。
Review of optical profilometry based on light pattern projectionHao Yudong Zhao Yang Li Dacheng(State K ey La bo rat or y o f Pr ecision M easur em ent T echno lo gy and Instr ument s Dept.o f Pr ecision Instr uments and M echano lo gy,T sing hua U niver sity,Beijing100084) Abstract:Optical pr ofilo metr y based o n lig ht pat tern pro jectio n for m acr oscopic shape measur e-ment of diffuse objects can be classified into tw o g ro ups:dir ect tr iang ulation and g ra ting pr oject ion phase measurem ent met ho d.T he for mer includes laser spot scanning,lig ht sect ioning and newly devel-oped binar y-enco ded pa ttern pr ojection pro filometr y.T he latter,w hich is based on the phase measur e-ment o f def or med gr ating pro jected o nt o t he object surface,includes mo ir contour ing,phase shifting method,F our ier tra nsfo rm technique,etc.So me typical techniques are r eviewed,w ith emphasis on gr ating pro jectio n phase measurement metho d.T heir advantag es and disadv antag es ar e discussed.Some cur r ent ho t spo ts and futur e directio ns a re analyzed.Keywords:o pt ical pro filomet ry,light pa tter n pro jectio n,triangulatio n,phase mea sur ement,moir conto ur ing,phase-shifting,F ourier tr ansfor m pr o filometr y,phase unwr apping. 一、引 言物体的三维轮廓测量在高速在线检测、质量控制、机器/机器人视觉、反求工程、CAD/ CAM以及医疗诊断等领域的应用日益重要。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术原理
光学投影式三维轮廓测量技术主要由投影装置、相机系统和计算机软件组成，其工作原理如下：
1. 投影装置：光学投影式三维轮廓测量技术使用高亮度、高分辨率的投影仪对待测物体进行光学投影。
投影仪通过计算机控制，将预先设定的光栅图案或条纹图案投影到待测物体表面。
2. 相机系统：相机系统通常由高分辨率的工业相机组成，用于捕捉待测物体表面的投影图案。
相机系统通过适当的角度和距离布置，以获得物体表面的多个投影图像。
3. 计算机软件：计算机软件主要负责处理和分析相机捕捉到的图像数据，通过图像处理算法提取出物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术应用
光学投影式三维轮廓测量技术在工业领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1. 三维检测与测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对工件的高精度三维轮廓测量，适用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业的产品检测与测量。
2. 三维重建与建模：通过光学投影式三维轮廓测量技术可以对物体进行三维重建与建模，为产品设计、建筑设计、文物保护等领域提供高精度的三维数据支持。
3. 质量控制与检验：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对产品的尺寸、形状、表面质量等进行全方位的质量控制与检验，提高产品的质量稳定性和产品一致性。
4. 快速成像与测量：光学投影式三维轮廓测量技术具有快速成像和测量速度快的特点，适用于对物体进行快速成像和测量，提高生产效率。
光学测量三维形貌的综述汇总
光学测量三维形貌的综述摘要。
我们首先对使用各种光学方法对三维形貌的测量进行了概述。
然后，我们着重介绍结构光技术，以及结构光技术的各种光学配置，图像采集技术，数据后处理和分析方法以及此技术的优势和局限性。
并展示了一些工业应用的例子。
对需要进一步研发的重要领域进行了讨论。
文章最后，对有关三维形貌测量的参考文献做了总结，虽然并不旨在完全详细的。
2000年光照片仪表工程师学会。
关键词：三维形貌测量，坐标测量，光学方法，综述。
1999年7月12日接收论文；1999年8月23日接收修订稿；1999年8月23日准许出版。
1 引言在工业上，对精确测量物体的三维形貌测量有需求，以加速产品的开发和保证制造质量。
三维形貌测量的应用包括智能机器人的控制，车辆引导的障碍物检测，模具开发的尺寸测量，冲压面板的几何检查，应力/应变以及振动的精确测量。
此外，自动在线检测与识别的问题可以转换成三维塑造对象的测量，例如车身面板油漆缺陷和凹痕检查。
近来，随着计算机技术的发展，再加上数码影像设备，电光元件，激光等光源设备的发展，现在三维形貌测量中的一些技术已经被成功地商业化。
对于一个小规模的深度或形貌，使用共焦显微镜或者其他三维显微镜可以达到微米甚至纳米级精度的测量。
然而，关键是相对准确性或测量深度的一部分。
这对大尺寸的形貌测量形成一个真正的挑战。
例如，0.5米深度的测量如何才是准确的？此外，对于大尺寸的深度和形貌测定，通常需要更多的摄像机和照相机的位置来获得多个形貌从而最终拼合整体的大形貌。
这就引出了如何高精度拼接这些形貌以及进行局部和全局坐标转换。
这随后产生另一个要解决的问题，即克服镜头畸变和像差。
三位形貌测量后的数据必须与计算机辅助工程（CAE）模型进行比对。
本文对使用各种光学方法的三维形貌的测量进行了概述。
然后，着重于结构光测量系统，来测量较大尺寸和360度的形貌。
然后，概述了各个细节方面，如绝对相位测量，结构光光源，图像采集传感器，摄像头模型和标定，随后讨论了全局和局部坐标转换方法。
光学三维测量技术综述精选文档
光学三维测量技术综述精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-光学三维测量技术综述1．引言客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工程、生物与医学工程等领域有着广泛的应用[1]。
三维测量方法总的包括两大类，接触式以及非接触式。
如图所示。
图三维测量方法分类接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。
但是尽管如此，依然会有一些缺点[2]：(1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。
(2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。
(3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。
接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。
该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。
并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。
在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。
但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。
非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。
核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。
而光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率,在CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的应用,被公认是最有前途的三维轮廓测量方法[3]。
光学相干层析系统中的三维成像技术
摘要摘要光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技术作为医疗成像设备的一个分支，经过了几代的技术革新已经广泛应用于活体组织检测和医疗诊断领域。
OCT技术凭借其高分辨、非侵入和快速成像的特点，在医学成像领域中有着不可替代的地位。
虽然如此，随着技术的进步和新需求的出现，人们对OCT技术的改进和创新从未停止。
OCT系统中的三维成像技术是现代OCT系统的发展趋势，在此基础上的三维光学微血管造影技术(Optical Microangiography，OMAG)也是近几年新兴的OCT扩展技术，它无需造影剂的摄入，直接通过对三维体数据帧内部做相关运算来得到组织血管脉络的三维结构成像。
本文主要围绕1310纳米手持式扫频光学相干层析系统的集成和系统中的三维成像技术实现展开，主要研究内容包括：1．研究了扫频源光学相干层析系统理论，对1310纳米扫频源OCT系统进行封装。
将基于光学平台搭建的OCT系统集成到仪器机箱中，对电源接口、开关接口和设备接口做统一封装。
将固定式样品臂改成手持式样品臂，增加系统的的便携性和稳定性。
调整了系统参数，提高了系统的成像质量，使用手持式扫频OCT系统对红外卡和手指表皮做成像实验。
2．研究了光线投影算法的原理和三维计算机成像原理，学习了计算机三维图形库，编程实现基于光线投影的三维重建算法。
在原有OCT系统软件基础上增加了三维实时显示模块。
对三维成像方式进行改进，将成像方式由原先的“先采集数据，后使用第三方软件生成”，改进成“数据采集与三维成像同步进行”。
发现并解决三维实时成像中的帧乱序问题。
使用手持式扫频OCT系统对一些样品组织做三维成像实验。
3．研究光学微血管造影理论知识和算法原理，软件实现OMAG算法。
使用手持式OCT系统采集的模拟血管模型的三维数据做三维OMAG成像实验。
关键词：三维成像，扫频源光学相干层析成像，光线投影，OpenGL，OMAGIABSTRACTOptical Coherence Tomography (OCT) technology serves as a branch of medical imaging equipment, it has been widely used in the field of living tissue detection and medical diagnosis after several generations of technological innovation. OCT technology with its high resolution, non-invasive and rapid imaging features, it has an irreplaceable position in the field of medical imaging. However, with the advancement of technology and the emergence of new requirements, the improvement and innovation of OCT technology has never stopped. The three-dimensional imaging technology of OCT is now the developing trend of OCT system, the three-dimensional optical micro-angiography (Optical Microangiography, OMAG) is also an expansion technology of OCT emerging in recent years based on the three-dimensional imaging technology of OCT, it does not need take contrast agent, and can obtain three-dimensional structural imaging of the tissue vasculature by directly doing correlation in the three-dimensional volume data frame. This paper mainly focuses on the integration of 1310 nm handheld swept optical coherence tomography system and the realization of 3D technology of the system. The main research contents include:1. The theory of optical coherence tomography of swept source is studied, and the 1310 nm swept source OCT system is encapsulated. Building the OCT system based on the optical platform integrated into the instrument chassis, doing a unified package for the power interface, switch interface and device interface. Making the fixed sample arm into a hand-held sample arm, which increases the portability and stability of the system. Adjusting the system parameters which improves the image quality of the system. The handheld swept OCT system is used to do imaging experiment for the infrared card and finger skin.2. The principle of the light projection algorithm and the principle of three- dimensional computer imaging have been studied. The computer 3D graphics library is researched and the the 3D reconstruction algorithm based on the light projection has been realized by software. The three-dimensional real-time display module is added in the original OCT software system. The three-dimensional imaging method has been improved,changing from the original imaging method which firstly acquires data, and then using the third-party software to generate the data to data acquisition and three-IIdimensional imaging synchronize. The problem of disordered frame has been found and solved in 3D real-time imaging. Three-dimensional imaging experiments were performed on some sample tissues using a hand-held swept OCT system.3. The theory and algorithm of optical microvascular angiography has been studied, and the OMAG algorithm is realized by software. Three-dimensional OMAG imaging experiments were performed using a handheld OCT system to collect three-dimensional data of simulated vascular models.Keywords:3D imaging, sweep source optical coherence tomography, ray projection, OpenGL, OMAGIII目录目录第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2生物医学成像 (1)1.3OCT技术的优势 (3)1.4OCT技术的发展状况及应用 (4)1.5本文的研究内容和章节安排 (6)第二章SSOCT原理 (8)2.1前言 (8)2.2扫频源OCT理论基础 (8)2.2.1 光在生物组织内传播特性 (8)2.2.2 迈克尔逊干涉仪 (9)2.2.3 低相干干涉技术 (11)2.3SSOCT成像原理 (13)2.4本章小结 (14)第三章手持式OCT系统 (15)3.1手持式OCT系统概述 (15)3.1.1 手持OCT系统结构方案 (15)3.1.2 系统器件选择与系统搭建 (17)3.1.3 手持OCT系统的集成 (20)3.2系统的性能与成像效果 (24)3.3本章小结 (26)第四章基于OpenGL的OCT系统三维成像 (27)4.1OpenGL库介绍 (27)4.1.2 OpenGL中的基本概念 (29)4.1.3 OpenGL库3D渲染流程 (34)4.1.4 渲染效果展示 (37)4.2光线投影算法 (38)4.2.1 光线投影算法概述 (38)4.2.2 算法原理 (38)4.3光线投影算法的OpenGL实现 (41)4.3.1 算法的软件实现流程 (41)IV目录4.3.2 算法中使用的关键技术 (43)4.3.3 算法效果演示 (44)4.4OCT系统中的三维实时成像实现 (45)4.4.1 OCT系统中光线投影算法的实现 (46)4.4.2 三维实时成像问题的产生与解决 (47)4.4.3 三维实时成像效果演示 (48)4.5本章小结 (51)第五章OCT三维光学微血管造影成像 (52)5.1光学微血管造影成像概述 (52)5.2OMAG算法原理 (52)5.2.1 OCT扫描数据的三维排布 (52)5.2.2 OMAG成像原理 (53)5.3基于OpenGL的OMAG算法实现 (54)5.4本章小结 (56)第六章总结与展望 (58)致谢 (60)参考文献 (61)攻读硕士学位期间取得的成果 (65)V第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景及意义随着时代的进步，人们的生活品质不断提高，健康问题成为当今人们最关注的问题之一，它与每个人都密切相关[1]。
实验六 光学传感三维面形测量
实验六光学传感三维面形测量一、实验目的通过本实验了解投影光栅相位法的基本原理;了解一种充分发挥计算机特长的条纹投影相位移处理技术。
对于非接触测量有一定的感性认识。
二、实验器材LD激光器、偏振片、光纤光源、分光平片、准直透镜、正弦光栅、扩束透镜、目标物、白屏、步行电机（配有电机控制器）、配有镜头的CCD以及干板架、支杆、套筒、导轨等辅助器件。
三、实验原理投影光栅相位法是三维轮廓测量中的热点之一，其测量原理是光栅图样投射到被测物体表面，相位和振幅受到物面高度的调制使光栅像发生变形，通过解调可以得到包含高度信息的相位变化，最后根据三角法原理完成相位---高度的转换。
根据相位检测方法的不同，主要有Moire轮廓术、Fourier变换轮廓术，相位测量轮廓术，本实验就是采用了相位测量轮廓术。
相位测量轮廓术采用正弦光栅投影相移技术。
基本原理是利用条纹投影相移技术将投影到物体上的正弦光栅依次移动一定的相位，由采集到的移相变形条纹图计算得到包含物体高度信息的相位。
基于相位测量的光学三维测量技术本质上仍然是光学三角法，但与光学三角法的轮廓术有所不同，它不直接去寻找和判断由于物体高度变动后的像点，而是通过相位测量间接地实现，由于相位信息的参与，使得这类方法与单纯基于光学三角法有很大区别。
四、实验装置所需器件包括：LD激光器、偏振片、光纤光源、分光平片、准直透镜、正弦光栅、扩束透镜、目标物、白屏、步行电机（配有电机控制器）、配有镜头的CCD以及干板架、支杆、套筒、导轨等辅助器件。
下图给出整个实验系统光路图。
五、实验步骤1、光路调整，依照上图所需光路调整，使得暗箱内光学器件光轴平行2、使用SControllerV2.3.1与Ok Demo确认步进电机与CCD正常工作3、数据标定：①运行3DMEASUREMENT，进入系统操作-数据采集界面，打开步进电机（打开电移台）与CCD 采集（打开图像卡），将平移台位置归零。
②设置“移动步长”为10mm，点击“设置存放位置”，选择合适的位置存放图像。
浅谈光学三维测量技术
浅谈光学三维测量技术光学三维测量属于非接触式光学面形测量方法，能快速准确测量出物体的表面形状，被广泛地应用在机械、电影等领域。
文章概述了光学三维测量技术的分类，介绍了几种常见的光学测量技术及其在各个领域的应用。
标签：光学三维测量；三维激光扫描；面结构光光学三维测量是指运用光学方法获取物体表面的三维立体坐标的技术。
光学三维测量利用现代光学技术成就，结合光电子学、计算机图像处理等学科成就发展起来的一种先进测量技术。
1 光学三维测量的分类图1 光学三维测量技术分类图光学三维测量技术按测量原理可以分为摄影测量方法、结构光技术和光学干涉方法。
摄影测量法是基于多视角的非主动式测量方法。
在普通照明（阳光、日光灯）情况下，由摄像头获取多视角物体图像，利用计算机查找多幅图像的同态标记点，进而获得物体的表面形貌。
结构光技术通过不同宽度且明暗相间的结构光照射被测物体表面，获取到的经物体调制的图像，再经过计算获取物体的立体形貌信息。
光学干涉法是利用干涉原理进行测量，具有高精度、高分辨率等优点。
以下介绍几种常见的光学三维测量方法。
图2 三维激光扫描工作原理图三维激光扫描技术根据光学三角形测量原理，以激光作为光源，光电探测器接收反射光，通过对采集到数据进行计算得到物体的深度信息。
三维激光扫描仪包括发射器和接收器。
发射器射出一束脉冲激光，激光经过物体表面漫反射，沿相同路线射入接收器。
由脉冲激光发射到反射被接收的时间tL可计算出扫描点到扫描仪的距离值S。
扫描仪内精密测量系统获取每个激光脉冲的水平方向角α和垂直方向角度β。
依据上述数据计算出扫描点的三维空间坐标（XP、YP、ZP）[1]。
双目视觉技术属于摄影测量方法，是通过视差原理被动测量三维数据的技术。
双目视觉技术测量物体三维形貌的原理是，从两个或以上的视角去观察一个物体，获得多张不同视角下物体的二维图片，根据三角测量原理得出同一个像素点的坐标偏差，以此获得测量物体的三维形态。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究一、三维光学测试系统的原理和特点三维光学测试系统是通过光学镜头对被测物体进行扫描和成像，利用光学测量原理来获取被测物体的三维形貌和表面特征的一种测试技术。
与传统的接触式测量系统相比，三维光学测试系统具有以下的特点：1. 高分辨率：三维光学测试系统可以实现微米甚至纳米级的分辨率，能够捕捉到被测物体表面的微小细节和变化。
2. 高精度：由于采用了非接触式测量的方式，能够避免传统接触式测量系统中由接触误差引起的测量误差，具有更高的精度。
3. 多功能性：三维光学测试系统可以对不同形状和材质的物体进行测试，能够适用于多种复杂的测量场景。
4. 高效率：采用了自动化的扫描和成像技术，可以快速获取被测物体的三维形貌和表面特征，提高了测试效率。
5. 无接触式测量：避免了传统接触式测量中可能对被测物体造成的损伤，保护了被测物体的完整性。
二、三维光学测试系统的应用领域1. 航空航天领域：在航空航天领域，对于航空器件和发动机等部件的表面质量和形状精度要求非常高，三维光学测试系统可以帮助工程师对这些部件进行高精度的三维形貌和表面特征的测量。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，对于汽车外观造型和零部件的精度要求也很高，三维光学测试系统可以帮助汽车制造商对汽车外观和零部件进行精确的测量和检验。
3. 电子器件领域：在电子器件领域，对于微型电子元件和电路板的制造和质量控制同样需要高精度的测试系统，三维光学测试系统可以帮助电子行业提高产品的质量和生产效率。
4. 医疗器械领域：在医疗器械领域，对于医疗器械的外形和表面特征的控制也非常严格，三维光学测试系统可以帮助医疗器械制造商对产品进行精确的质量检验。
5. 其他领域：除了上述几个领域之外，三维光学测试系统还可以应用于船舶制造、建筑工程、文物保护、地质勘探等各种领域的测试和检测工作。
三、三维光学测试系统的应用技术1. 光学测量方法：三维光学测试系统主要采用了相位测量和结构光投影两种主要的光学测量方法。
光学测量三维形貌的综述汇总
光学测量三维形貌的综述汇总光学测量三维形貌是一种非接触式的测量技术，可以实时且非破坏地获取物体表面的三维形貌信息。
这种测量技术在工业制造、医学、文化遗产保护等领域具有广泛的应用。
本文将综述光学测量三维形貌的原理、方法、应用以及未来的发展方向。
光学测量三维形貌的原理是基于光的散射与反射特性。
光线在物体表面的反射或散射会受到物体表面形貌的影响，通过测量光线的变化可以确定物体表面的形状和高度信息。
光学测量三维形貌的主要方法可以分为三种：三角法、光栅投影法和相位移法。
三角法是光学测量三维形貌最常用的方法之一、它基于三角形的几何关系，通过测量物体表面上多个点与光源之间的距离和角度，计算出物体表面的形状和高度信息。
这种方法简单直观，测量精度较高，适用于表面比较平整的物体。
光栅投影法是一种通过投射光栅纹影来测量三维形貌的方法。
它利用光栅的周期性纹理，在物体表面投射一组光栅纹影，通过测量光栅纹影的形变和位移，推导出物体表面的形状和高度信息。
这种方法适用于表面比较复杂的物体，如曲面和薄膜。
相位移法是一种通过测量光波的相位变化来计算三维形貌的方法。
它利用光的干涉原理，通过在物体表面上投射一组相干光束，并通过相位移的测量得到物体表面的高度信息。
这种方法具有测量精度高、适用范围广的优点，但需要复杂的光学系统和数据处理算法。
光学测量三维形貌在工业制造中有广泛的应用。
例如，在汽车制造中，可以用光学测量技术来评估车身的质量和精度；在航空航天制造中，可以利用光学测量技术来检测飞机表面的缺陷和变形；在电子制造中，可以通过光学测量技术对电路板和芯片进行形貌测量。
在医学领域，光学测量三维形貌也具有重要的应用。
例如，可以利用光学测量技术来测量人体的表面形貌，用于人体测量、假肢制造和医学成像；还可以利用光学测量技术对生物组织的表面形貌进行分析和诊断。
光学测量三维形貌的未来发展方向主要包括提高测量精度、扩展测量范围和提高测量速度。
随着光学技术、图像处理算法和计算机性能的不断提高，光学测量三维形貌的应用将更加广泛。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究光学投影式三维轮廓测量技术是一种利用光学原理进行三维物体表面形状测量的技术。
它可以通过对物体表面投影光线，并观察投影结果，来获得物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术主要包括两个关键步骤：光源的投影和投影结果的测量。
在光源的投影阶段，通常采用点光源或线光源来照射待测物体。
通过改变光源的位置、光源的形状或光的颜色等参数，可以实现不同投影效果，进而获取不同程度的表面轮廓信息。
在投影结果的测量阶段，使用合适的测量仪器（如相机或扫描仪）对投影结果进行捕捉，并进行图像处理和数据分析，从而获得物体表面的三维轮廓信息。
1. 非接触性测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以在不接触物体的情况下进行测量，避免了传统测量方法中可能产生的物体损伤或变形问题。
2. 高精度测量：通过合适的光源和测量仪器，以及精确的数据处理算法，可以实现高精度的物体表面形状测量。
对于一些具有复杂表面形状或微小特征的物体，光学投影式三维轮廓测量技术可以提供更准确的测量结果。
3. 快速测量：与传统的三维测量方法相比，光学投影式三维轮廓测量技术通常具有较快的测量速度。
这主要得益于光学投影的非接触性和计算机图像处理的高效性。
光学投影式三维轮廓测量技术在众多领域都有广泛的应用。
例如在工业制造中，可以用于产品质量检测、尺寸测量和形状分析等方面；在医学领域，可以用于人体无创检测、病变分析和手术导航等方面；在文化遗产保护中，可以用于文物修复和数字化保存等方面。
光学投影式三维轮廓测量技术是一种灵活、精确和高效的三维测量方法，具有广泛的应用前景。
随着相关技术的不断发展和改进，相信它将在更多领域展示出更多的潜力和优势。
利用光学技术实现三维成像的方法研究
利用光学技术实现三维成像的方法研究光学技术在现代科学和工程领域中扮演着重要的角色。
其中，利用光学技术实现三维成像是一个备受关注的研究领域。
三维成像技术的发展不仅为我们提供了更加真实、逼真的图像，还在医学、工程、娱乐等领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨几种常见的利用光学技术实现三维成像的方法。
首先，我们来介绍一种常见的三维成像方法——立体投影。
立体投影是一种通过光学投影技术来实现三维图像的方法。
它利用两个或多个投影仪将不同角度的图像投影到特殊的屏幕上，通过人眼的双眼视差效应，使观看者产生了立体感。
这种方法广泛应用于电影院和游乐场等场所，给观众带来了身临其境的观影体验。
其次，我们来介绍另一种常见的三维成像方法——全息成像。
全息成像是一种利用光的干涉原理来记录和重现物体的三维信息的方法。
在全息成像中，物体的光波场被记录在一张光敏材料上，然后通过激光光束的照射，将记录的光波场重现出来。
观看者可以从不同角度观察全息图像，得到真实的三维效果。
全息成像技术在医学、航空航天和艺术等领域有着广泛的应用。
除了立体投影和全息成像，还有一种新兴的三维成像方法——体积光场成像。
体积光场成像是一种通过对物体的光场进行采样和重建来实现三维成像的方法。
在体积光场成像中，通过对物体的光场进行多个角度的采样，然后利用计算机算法对采样数据进行处理和重建，得到物体的三维图像。
体积光场成像技术具有高分辨率、高保真度和高逼真度的特点，可以用于虚拟现实、医学诊断和工程设计等领域。
除了这些常见的方法，还有一些其他的利用光学技术实现三维成像的方法。
例如，利用光学扫描技术可以通过对物体进行扫描和重建来实现三维成像。
利用光学干涉技术可以通过物体表面的干涉图案来还原物体的三维形状。
利用光学投影和计算机视觉技术可以实现对物体表面纹理和形状的三维重建。
这些方法在不同的应用领域都有着广泛的应用前景。
总之，利用光学技术实现三维成像是一个多样化且具有广泛应用前景的研究领域。
光学相干层析的三维血管成像方法及其算法
光学相干层析（OCT）是一种非侵入性、高分辨率的生物医学成像技术，能够实现三维血管成像。
它是一种基于干涉原理的成像技术，具有高分辨率、高速成像和无需标记的优点，因此在临床诊断和疾病研究中有着广泛的应用前景。
1. 光学相干层析的基本原理光学相干层析成像是通过测量光束在组织中的反射和散射光强，并利用干涉原理得出组织结构的三维信息。
当光束照射到组织样本表面时，一部分光被反射回来，形成参考光束，另一部分光穿透组织并散射，形成样本光束。
通过比较参考光束和样本光束的光程差，就可以重建出组织样本的结构信息。
2. 光学相干层析的三维血管成像方法光学相干层析在三维血管成像方面具有独特优势，主要有以下几种方法：2.1 体积扫描：通过沿着组织深度方向进行扫描，得到血管的立体图像。
2.2 血管投影成像：将三维体积扫描的结果投影到二维平面上，以便更直观地观察血管结构。
2.3 血管密度成像：通过对血管的聚集程度和密度进行定量分析，得出血管结构的更详细信息。
3. 光学相干层析的三维血管成像算法为了实现高质量的三维血管成像，需要结合相应的算法进行图像处理和重建。
常用的算法包括：3.1 全息传输函数（HTF）算法：通过对成像系统进行频域分析，可以得出更加清晰的血管结构。
3.2 反演算法：利用样本光束的干涉模式，逆向推导出样本的结构信息。
3.3 深度学习算法：利用深度学习技术，提高血管成像的分辨率和准确性。
4. 个人观点和理解光学相干层析的三维血管成像技术正在不断发展和演进，其算法和方法也在不断优化和改进。
我个人认为，随着技术的进步和应用场景的扩大，光学相干层析在三维血管成像方面将会有更广阔的发展前景，特别是在心血管疾病和肿瘤诊断方面将会有更加广泛的应用。
在文章中，我尽力按照从简到繁、由浅入深的方式来探讨光学相干层析的三维血管成像方法及其算法，以便您能更深入地理解。
文章内容超过3000字，未统计字数。
希望能为您提供有价值的帮助和理解！光学相干层析（OCT）作为一种高分辨率的生物医学成像技术，具有着非常广泛的应用前景。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究随着科技的不断发展，三维光学测试系统的应用技术也在不断地进行研究和创新。
三维光学测试系统是一种利用光学原理进行三维物体表面形貌和形状测量的系统，它具有高精度、高速度和非接触的特点，广泛应用于工业制造、医学影像、文物保护等领域。
本文将针对三维光学测试系统的应用技术进行深入研究，探讨其在不同领域的应用现状和未来发展方向。
一、三维光学测试系统的原理及技术特点1. 原理三维光学测试系统的原理是利用光学的投射和成像原理，通过对被测物体表面进行模式光投影，再通过摄像头或传感器拍摄或记录被测物体的表面图像，从而实现对被测物体表面形态的测量。
它利用了光学成像透视、三角测量、光栅投射等原理，可以实现高精度、快速的三维形貌测量。
2. 技术特点（1）高精度：三维光学测试系统具有高精度的特点，可以实现微米甚至纳米级的表面形貌测量。
（3）非接触：三维光学测试系统是一种非接触式的测量方法，不会对被测物体造成损伤，适用于对表面精度要求高的物体测量。
（4）全息成像：三维光学测试系统可以实现全息成像，能够获取物体的全息信息，从而进行全方位的三维形貌测量。
二、三维光学测试系统在工业制造中的应用1. 表面质量检测在工业制造中，产品的表面质量是一个重要的指标，对于精密零部件、模具、电子元器件等产品的表面质量要求非常高。
利用三维光学测试系统可以对产品表面进行高精度的三维形貌测量，实现对产品表面质量的检测和分析，从而提高产品的质量和可靠性。
在飞机、汽车等大型工业制造中，利用三维光学测试系统的全息检测技术可以实现对大型复杂结构的高精度测量和检测，如飞机机翼、汽车车身等。
这种全息检测技术不仅可以提高测量精度，还可以实现对产品在各种工况下的形态变化监测。
1. 三维影像重建在医学影像领域，利用三维光学测试系统可以对人体器官、病变组织等进行高精度的三维形态测量，实现对病变组织的定量分析和诊断。
三维影像重建技术可以帮助医生更准确地了解患者的病情，制定更科学的治疗方案。
光学三维测量技术综述
光学三维测量技术综述1．引言客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工程、生物与医学工程等领域有着广泛的应用[1]。
三维测量方法总的包括两大类，接触式以及非接触式。
如图 1.1 所示。
图1.1 三维测量方法分类接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。
但是尽管如此，依然会有一些缺点[2]：(1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。
(2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。
(3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。
接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。
该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。
并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。
在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。
但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。
非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。
核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。
而光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率,在CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的应用,被公认是最有前途的三维轮廓测量方法[3]。
光学相干层析成像技术
光学相干层析成像技术一、概述光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography，OCT）是一种非侵入性、无创伤的三维成像技术。
它利用光学相干性原理，通过测量光的干涉信号来获取样品内部的反射率信息，从而实现对样品的高分辨率成像。
二、原理光学相干层析成像技术基于光学相干性原理，即当两束光线在空间和时间上保持相干时，它们会产生干涉现象。
OCT系统中采用低相干度的光源（如超快激光），将其分为两束，一束照射到样品上，另一束照射到参考镜面上。
样品内部不同深度处反射回来的光经过合并后形成干涉信号，并通过Fourier变换得到深度信息。
通过扫描样品和参考镜面之间的距离，可以得到整个样品内部的三维结构信息。
三、系统组成OCT系统主要由以下几个部分组成：1. 光源：采用超快激光作为光源，通常使用波长在800nm左右的近红外激光。
2. 光学系统：包括光路分束器、扫描镜、物镜等光学元件，用于将光束分为参考光和探测光，并将探测光聚焦到样品内部。
3. 探测器：用于检测干涉信号，并转换为电信号输出。
4. 信号处理系统：对探测器输出的信号进行放大、滤波、数字化等处理，然后进行Fourier变换得到深度信息。
5. 显示系统：将得到的三维结构信息以图像或视频的形式显示出来。
四、应用领域OCT技术在医学、生物科学和材料科学等领域都有广泛的应用。
其中，在眼科领域中，OCT技术已经成为常规诊断工具之一，可以实现对视网膜和角膜等眼部组织的高分辨率成像。
在生物科学领域中，OCT技术可以实现对小鼠胚胎和其他生物样品的三维成像。
在材料科学领域中，OCT技术可以实现对金属、陶瓷等材料内部结构的非破坏性检测。
五、发展趋势随着硬件和软件技术的不断进步，OCT技术在分辨率、成像速度、深度范围等方面都有了显著的提高。
同时，OCT技术也在不断拓展应用领域，如在神经科学、皮肤科学、牙科学等领域中的应用也越来越广泛。
未来，随着OCT技术的不断发展，它将会成为更多领域中的重要工具。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究【摘要】光学投影式三维轮廓测量技术是一种新型的测量技术，具有高精度、高效率和非接触等优势。
本文从技术原理、影响因素分析、技术优势探讨、应用领域拓展和关键技术创新等方面对该技术展开研究。
通过对技术前景展望、发展趋势分析和总结评价，可以看出该技术在工业制造、医疗保健、文物保护等领域有着广泛的应用前景。
未来随着技术的不断创新和发展，光学投影式三维轮廓测量技术将会有更广泛的发展空间，并为各行业带来更多的创新和改变。
【关键词】光学投影式三维轮廓测量技术、研究背景、研究目的、研究意义、原理、影响因素、技术优势、应用领域、关键技术创新、技术前景、发展趋势、总结评价。
1. 引言1.1 研究背景光学投影式三维轮廓测量技术是一种基于光学原理的先进测量方法，可以实现对三维物体表面进行快速、精确的测量和重建。
随着科技的发展和工业制造的日益复杂，对于高精度三维测量技术的需求也日益增加。
研究和探索光学投影式三维轮廓测量技术具有重要的意义。
在过去的几十年中，随着计算机技术和光学技术的不断发展，光学投影式三维轮廓测量技术得到了广泛的应用。
其原理简单，操作方便，测量速度快，精度高，可以应用于工业制造、医学、文化遗产保护等领域。
目前仍然存在一些技术难题和挑战，如测量精度的提高、复杂表面的测量、快速数据处理等问题，亟待解决。
本文旨在对光学投影式三维轮廓测量技术进行深入研究，探讨其原理、影响因素、技术优势、应用领域拓展及关键技术创新等内容，旨在为该技术的进一步发展和应用提供理论支持和技术指导。
通过本文的研究，可以更好地认识光学投影式三维轮廓测量技术的特点和优势，为其在实际应用中发挥更大的作用提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是为了探究光学投影式三维轮廓测量技术在工业制造、医学影像、文物保护等领域的应用前景，并深入分析其在实际应用中可能面临的挑战和限制。
通过研究光学投影式三维轮廓测量技术的原理和影响因素，探讨如何优化该技术，提高测量精度和稳定性，提升技术的实用性和可靠性。
光学三维形貌测量技术的分析和应用
－72－科技论坛1概述非接触光学投影式三维形貌测量技术是获取物体表面形态特征的一种重要手段，是一种逆向工程技术，亦称为反求工程(Reverse En-gineering)，简称RE [1]。
由于这种三维形貌测量技术具有速度快、分辨率高和非接触等优点而广泛应用于工程设计、质量控制、医疗诊断和计算机辅助制造等方面[2]。
本文以相位测量轮廓术中的光栅投影法为重点，介绍了其测量基本原理、组成以及应用，研究了正弦光栅投影技术和数字图像处理技术，并利用德国GOM 公司生产的Advanced TOpometric Sensor 系列（简称ATOS ）流动式光学扫描仪是对鼠标进行了测量与分析。
实验表明：三维光学形貌测量技术简单实用、测量精度高、便于实现自动测量，是一种较为理想的光学测量方法。
2相位测量轮廓术的基本原理相位测量轮廓术的基本原理如图1所示。
D 点为投射系统出瞳中心，DO 为投影光轴。
C点为成像系统入瞳中心，CO 为探测光轴，设DC=d 且与xoy 参考面平行。
从D 点对E 点投影位置本该落到B 点，但由于物体表面形状调制的原因，在CCD 镜头上则成像于A 点。
设AB=S R (x ，y)，表示偏移量，则E 点的高度为可见只要计算出偏移量，就能得到被测物体表面各点的高度，实现三维轮廓测量，具体计算是采用相移技术。
将正弦光栅投影到待测物体表面上，并规定坐标原点O 处系统相位为零，采用四步相移技术，每步，利用CCD 摄像机分别获得四幅畸变光栅条纹的光强，利用光强关系计算得到E 点相位。
再利用光栅直接投影在参考面上的光强关系计算得到A 点相位[3]，它们相位差为若被测物高度远小于L ，则E 点高度，将其代入（2）式则有其中，是可通过对测量系统标定来确定的系数，进而根据相位差可得物体高度。
3ATOS 流动式光学扫描仪原理ATOS 系列流动式光学扫描仪是目前国际市场上比较先进的三维扫描设备，该设备采用光栅投影相位测量轮廓技术。
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光学投影层析三维成像测量实验系统的设计摘要光学投影式三维轮廓测量在机器/机器人视觉、CAD/CAM以及医疗诊断等领域有重要的应用，这种测量方法具有非接触性、无破坏、数据获取速度快等优点，其测量系统是宏观光学轮廓仪中最有发展前途的一种。
本课题拟采用激光光源（或普通卤素灯作为光源），应用光学系统、计算机控制，进行图像采集、图像处理，设计成像系统的断层图像重建及三维图像显示实验系统，并对其成像理论、成像质量及成像误差进行理论分析。
该项目完成的光学投影层析三维成像测量实验系统适用于光学教学演示，其理论分析有利于学生积极的汲取现代光学发展的科研成果、思路和方法，从而潜移默化的培养学生的科学素养和创新能力。
关键词：光学投影层析，三维成像，CT技术目录1.引言 (1)2.CT原理及重建算法 (2)整个实验用到的理论相关联名称2.1 CT技术原理 (3)2.2 OPT原理简介 (4)3.1 滤波反投影算法的快速实现3. 光学投影层析三维成像测量实验系统 (5)3.1实验系统的设计 (6)3.2 光学投影层析三维成像测量实验系统3.3 影响图像重建质量的因素分析 (7)4. 结论 (11)5. 参考文献 (13)图表清单1.引言2002年4月英国科学家Sharpe在《Science》上首次报道了光学投影层析技术(optical projection tomography，OPT)，这是一种新的三维显微成像技术，是显微技术和CT技术的结合。
光学投影层析巧妙的利用了光学成像中“景深”的概念，实现了光学CT，和其它光学三维成像技术相比，结构简单、成本较低、成像速度快，在对成像分辨率要求不高的情况下，容易建立起光学投影层析三维成像测量系统。
光学三维成像代表着光学领域的前沿技术，这些技术涉及光学、计算机和图像处理等相关领域的知识，通过本项目--光学投影层析三维成像测量实验系统的设计，将是基础光学通向现代光学科技的不可多得的窗口之一，不仅显示基础知识的生命力，也反映基础知识的时代性，而且本项目实现所需成本较低、物理思想清晰，适用于物理实验教学，并适合作为大学生的综合设计性物理实验项目进行开发研究，同时对于激发大学生的学习兴趣、开阔大学生的视野和思路、培养综合科研素养均有很大的帮助。
2 CT技术原理及重建算法2.1 CT技术原理CT（计算机断层成像，mographyComputerTo的缩写）技术的研究自20世纪50至70年代在美国和英国发起，美国科学家A.M. Cormark和英国科学家G. N. Hounsfield在研究核物理、核医学等学科时发明的，他们因此共同获得1979年的诺贝尔医学奖。
第一代供临床应用的CT设备自1971年问世以来，随着电子技术的不断发展，CT技术不断改进，诸如螺旋式CT机、电子束扫描机等新型设备逐渐被医疗机构普遍采用。
除此之外，CT技术还在工业无损探测、资源勘探、生态监测等领域也得到了广泛的应用。
与传统的X射线成像不同，CT有自己独特的成像特点。
下面以一个一般的图示来说明。
如图1所示，假设有一个半透明状物体，如琼脂等，在其内部嵌入5个不同透明度的球，如果按照图1中（a）所示那样单方向地观察，因为其中有2个球被前面的1个球挡住，我们会误解为只有3个球，尽管重叠球的透明度比较低，但我们仍无法确定球的数目，更不可能知道每个球的透明度。
而如果按照图1（b）所示的那样让物体旋转起来，从不同的角度去观察，就能够分辨出球的数目以及每一个球的透明度。
在医院里医生为病人做射线检查时，人体的内脏就好比是上面的半透明状物体，传统的X 射线成像原理就如同图1（a ），X 射线和胶片相当于光源和人眼；CT 技术原理就像图1（b ）,只不过旋转的是X 光管和探测器，而不是人体。
(a) （b ）图1 传统的X 射线成像和CT 的一般图示总的来说，传统的X 射线成像是将人体的内脏器官和组织按照前后重叠的顺序直接投影到胶片上，呈现出的事具有一定分辨率、但仍不够清晰地图像，而CT 技术则是在不同深度的断面上，从每个不同的角度用探测器接受旋转的X 光管发出、并由于穿过人体而是强度衰减的射0线，在经过测量和计算，将人体器官和组织的影像重新构建出来，称为图像重建。
X 射线强度衰减与图像重建的数学原理 X 射线在穿过均匀材料的物质时，其强度的衰减率与强度本身成正比，即 pI dl dI -= )1(其中I 为射线强度，l 为物质在射线方向的厚度，p 为物质对射线的衰减系数。
由此可得pl e I I -=0 )2(其中为入射强度，当X 射线的能量一定时，衰减系数随射线穿过的材料不同而改变，如骨骼的比软组织的大，X 射线的强度在骨骼中衰减的更快。
（2）式称为Beer-Lambert 定律。
当X 射线穿过由不同衰减系数的材料组成的非均匀物体，如人体内部的某一断面时，（1）式中的为某平面坐标y x ,的函数),(y x p ，当射线沿xy 平面内直线穿行时，（2）式变为⎰=-L dly x p e I I ),(0 )3( 其中是沿的线积分，如图.2由)3(可得 ⎰=L I I dl y x p 0ln),( )4( )4(式右端的数值可从CT 的X 光管和探测器的测量数据得到。
如果根据)4(式得到了沿许多条直线的线积分，是否能够确定被积函数呢？如果能，就可以根据人体内各个断面对X 射线的衰减系数，得到反映人体器官和组织的大小、形状、密度的图像，即图像重建。
1917年奥地利数学家Radon 给出以下积分变换的逆变换的表达式，为图像重建提供了理论基础。
定义函数),(y x f 在平面上沿直线L 的线积分为⎰=Lf dl y x f L P ),()( )5(对任一点),(y x Q ,作与Q 相距为)0(>q 的直线L 的线积分)(L P f ，对所有的q 取)(L P f 得平均值，记作)(q F Q ，则Q 的函数值f 为 ⎰∞-=0)(1)(q q dF Q f Q π )6(2.2 OPT 原理简介 三维成像技术在研究生物发育及基因功能时是必不可少的工具，通过胚胎的三维成像就可以了解胚胎发育的复杂过程；通过胚胎中基因表达的三维成像，可以确定基因的功能及基因间的相互作用，这世纪人类基因组计划后基因领域的另一挑战。
目前的三维显微成像技术有连续切片、共聚焦显微、光学相干层析和显微核磁共振技术。
连续切片既复杂又好时，需要对胚胎做几百个连续切片，在进行显微成像，并需要手工校正切片的相对位置，共聚焦显微技术无法进行非荧光成像，光学相干层析技术无法进行通常的染色及荧光成像，另外受成像深度的限制，共聚焦显微技术和光学相干层析技术无法对完整的胚胎进行三维成像，显微核磁共振技术的分辨率较低，且价格昂贵。
OPT 是一种新的三维显微成像技术，是显微技术和CT 技术的结合。
OPT 的原理与X-CT 的原理类似，首先得到样品的投影数据，经计算机重建，得到样品三维结构。
不同之处是：X-CT 是直线投影，而OPT 是近似直线投影。
OPT 的原理如图2所示，图2（a ）中，P 为聚焦面上的一点，通过P 点的光锥中未被样品吸收的光线汇聚于CCT 上平P ’设光锥的锥角为T ，光锥和主光轴夹角为U ，CCD 所记录的P ’点光强I 由光锥内样品（灰色部分）的吸收特性决定。
如果光锥的角度T 较小，则光锥可近似为圆柱，如图2（b ）中灰色部分所示；如果圆柱和主光轴的夹角U 较小，则圆柱可近似为和主光轴平行，如图2（c ）所示，在图2（c ）中，设I0为进入圆柱的光强，I 为从圆柱射出的光强，p 为衰减系数，则有⎰-=L dl y x p I I ),(ln 0因此，在满足这样的近似情况下，由样品通过光学系统的像，就可得到样品的投影⎰-L dl y x p ),(。
图2.OPT 原理图旋转样品如图2（d）所示，（在图2（a）中，转轴和直面垂直），灰色区域和斜线区域分别表示样品的任意两个断层，（断层和转轴垂直），调整系统使转轴和CCD的像素行垂直，则样品每个断层的投影对应于CCD上的一行像素，同一断层在不同旋转角度的投影，对应于样品在不同角度所成像上同一行的像素。
得到不同角度下各个断层的投影，经计算机重建就可得到样品各个断层图像，今儿可得出整个样品的三维结构。
对OPT系统而言，光学成像系统决定直线投影的近似程度，而直线投影的近似程度决定成像质量，同时也决定纵向成像范围。
在图2（a）中，当光锥角较小时，可以近四成圆柱的范围就较大（图2(a)中灰色部分），因此纵向成像范围较大。
3.光学投影层析实验系统在设计光学投影层析实验系统时，先将样品放入水中以避免空气对光线的散射，然后用卤素灯光照射样品，从某一确定角度开始拍摄，让测角仪每转动1度，用相机对样品拍摄一次。
拍摄时不宜使相机的镜头正对着光线，这样拍出的照片中样品的像被强光覆盖，计算机无法对其进行分析。
应注意调整相机的位置，尽量使拍摄的照片轮廓清晰，易于用计算机分析。
直到测角仪旋转一周，共采集到样品的360张照片，将拍摄到的照片传至计算机中，对成像质量进行分析，然后用相关算法重建出图像。
图3 演示系统实验装置示意图3.1滤波反投影（Filtered Back-projection,FPB）算法的快速实现物体的二维成像是三维成像的基础。
用于FPB的坐标系统如图4，该算法以图4 FPB 坐标系统Radon 逆变换和中心切片定理为基础，其形式为r Q j r dx e x P H d r f y x f r )cos(20),()(),(),(ϕθππϕρϕθ-∞∞-∙==⎰⎰ )8(式中，),(y x f 和),(θr f 分别代表笛卡尔坐标),(y x 和极坐标),(θr 下的重建图像，r x 为过像素点),(y x 垂直于投影方向ϕ的坐标值，),(ϕr x P 为在投影方向ϕ下测得的投影值，)(ρH 为滤波函数。
式（8）中内积分表示对投影进行滤波，可消除由简单投影操作带来的图像失真。
外积分则表示反投影运算，具体包括射束计算和对积分方向的累加两个环节。
射束计算按下式进行)sin()cos()cos(ϕϕϕθy x r x r +=-= )9(通过射束计算可以确定在每个投影方向ϕ下，像素点),(y x 所对应的坐标值r x ，这样就能确定滤波后的投影值),(ϕr x g 。
把所有投影方向上经过像素点),(y x 的),(ϕr x g 按下式积分，得到像素点的图像重建值ϕϕϕϕπd x g y x f y x x r r )sin()cos(0|),(),(+=⎰= )10(在反投影运算中，以射束计算最为费时，为此这里并不逐点利用式（9）进行射束计算，而是运用像素点坐标的对称性来减少运算量。