——访市自然科学三等奖《大尺度及复杂形貌光学三维测量理论及关键技术》团队

记者：王越洲 来源：上海大学校报

     3月30日上午，2011年度上海市科学技术奖励大会在上海展览中心友谊会堂隆重举行。我校机电工程与自动化学院郭红卫研究员、于瀛洁研究员和陈明仪教授合作完成的“大尺度及复杂形貌光学三维测量理论及关键技术”项目获自然科学三等奖。

何为“光学测量”

    光学测量是光电技术与机械测量相结合的高科技，它借用计算机技术，可以实现快速、准确的测量。光学测量主要应用于 现代工业检测，主要检测产品的形位公差以及数值孔径等是否合格。简而言之，光学测量能解决一般测量无法解决的问题，如石材的平面度、汽车外壳钢板的测量问题等。在工业生产中，它起着眼睛与尺子的作用。

而三维测量，则是一种能在六面体空间范围内，表现出几何形状、长度及圆周分度的测量。“光学三维测量”在工业检测、生物学与医学、人类文化遗产保护及计算机视觉等方面都有着十分广阔的应用前景。“光学三维测量理论及方法”是应用光学领域热点研究专题。但是，由于现有测量方法自身所固有的原理局限性及其采用器件的性能局限性，“大尺度及复杂形貌”的高精度光学三维测量仍然是一个亟待解决的科学与技术难题，也是光学测量前沿领域之一。

项目探源

我校获奖团队提出了多孔径重叠扫描原理方法，将其与具体光学测量技术相结合，为解决大尺度及复杂形貌的三维测量难题找到了新的途径。这些研究不仅有利于提高光学三维测量方法的精度、效率、对象范围，为大尺度及复杂面形三维测量提供了比较完备的解决方案，同时也丰富了光学测量领域知识成果，对其发展起到了促进作用。著名数学家、哈佛大学讲席教授，菲尔兹奖与沃尔夫奖得主丘成桐认为：“这个简单的参数伽玛函数技术，大大降低了由于伽玛非线性相位误差 ”我校在光学三维测量方面的研究源起于上世纪80年代末。当时，为解决上海某企业2.5m×4m花岗岩平台4微米平面度的测量难题，陈明仪教授和现已调离我校的程维明教授合作提出了多孔径重叠扫描测量原理与方法。该方法现已在国际上得到广泛应用，并被认为是Stitching Interferomety领域的一个具有里程碑意义的成果。“I’m so stupid, it's a small step”（我太笨了，这只是一小步）。1991年，一位美国专家在考察了多孔径重叠扫描测量原理与方法之后，对陈明仪教授说了这么句话。确实，这只是一小步，但这一小步凝结着陈明仪多年来的汗水和智慧。此后，陈明仪教授又与郭红卫、于瀛洁教授等合作，在三维测量系统构建与标定、条纹图像分析及测量信息融合等方面，开展了卓有成效的研究工作，建立了较为完整的大尺度及复杂面形光学三维测量理论与方法。

团队解码

光学研究团队隶属于上海大学应用光学与检测研究室。延长校区一幢红砖老楼——机械楼，郭红卫的办公室就在这。应用光学与检测研究室以“以光学方法解决工程中的精密测试问题”为宗旨，开展精密测量方法、精密机械设计和仪器研制等方面的工作。郭红卫、于瀛洁和陈明仪三位教授分别毕业于西安交通大学、哈尔滨工业大学和浙江大学，老中青三代的组合使研究团队不仅踏实严谨，还总能另辟蹊径，解决高难度问题。“对研究人员来说，问题的发现很重要，发现了就不怕没人解决。”比起获奖，郭红卫更享受研究过程。一个研究室的崛起，与学院本身的发展也密切相关。长期以来，机自学院在技术研究领域成绩斐然，此次又获得以奖励基础研究成果为目的的自然科学奖，其中更有其特殊意义，如陈明仪教授所言：“这是一种肯定，但我们更愿意把它当作是一种鼓励。”获奖团队还在镜面物体三维测量、圆柱度干涉测量等方面获多项国家自然科学基金的资助，并且与上海机床厂等单位合作开展大口径工件平面度在位检测研究。相信假以时日，团队在光学三维测量研究领域必会更上一层楼。