[发明专利]三维形貌中心摄动复合光栅投影测量方法及装置

权利要求书

1.一种三维形貌中心摄动复合光栅投影测量方法，其特征是，包括如下步骤：用四个不同频率的载波光栅分别调制与其方向垂直的四帧相移正弦光栅，其中对第四帧相移正弦光栅的中心条纹的亮度进行改变，叠加形成中心摄动复合光栅；用LCD显示器投射中心摄动复合光栅到被测物体上得到受物体面型调制的变形光栅；对变形光栅进行二维傅里叶变换，用合适的带通滤波器滤波，然后进行傅里叶逆变换并取模值，得到变形的相移光栅条纹；针对频谱混叠，对相移光栅条纹的背景和对比度进行校正；针对滤波过程的影响，对相移光栅条纹的相移量进行校正；最后利用改进的四步相移法求得折叠相位，根据加入的摄动信息，得到受被测物体面型调制的相位分布。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，中心摄动复合光栅的叠加形成，进一步细化为：四个载波频率的倒数呈等差数列；四帧正弦光栅相移条纹采用满周期等相移法，即相邻正弦光栅相移条纹的相移量为π/2；对第四帧正弦光栅的中心条纹的亮度进行改变，使位于中心的条纹包含有不同于其他条纹的编码信息，形成摄动信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，对相移光栅条纹的背景和对比度进行校正具体为：从参考平面的中心摄动复合光栅像中解调获得各帧正弦光栅相移条纹，通过频域滤波获取条纹的基频分量，计算出各帧相移条纹相对于第一帧相移条纹的背景和对比度的比例系数，并以此系数对实物测量时解调出来的各帧变形正弦光栅相移条纹的背景和对比度进行校正。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，对相移光栅条纹的相移量进行校正具体为：首先，从参考平面的中心摄动复合光栅中解调出各帧正弦光栅相移条纹，通过频域滤波的方法获得条纹的基频分量，计算出各帧正弦光栅相移条纹相对于第一帧的相移量，然后在实物测量时以此相移量对解调出的各帧变形相移条纹的相移量进行校正。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，带通滤波采用窗口法中的hanning窗滤波。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是，利用改进的四步相移法求折叠相位φ(x，y)的公式为：

φ(x,y)=arctanI4(x,y)-I2(x,y)I1(x,y)-I3(x,y),β(x,y)=1arctan2[I4(x,y)-I2(x,y)](λ+1)[I1(x,y)-I3(x,y)],β(x,y)=λ]]>

为摄动度函数，λ是摄动参数，Iⁿ(x，y)是正弦光栅相移条纹，n＝1，2，3；含摄动信息的光栅的表达式为：

I4(x,y)=A+λBcos[2πy/ty+3π/2],2πy/ty∈[2Qπ,(2Q+1)π]A+Bcos[2πy/ty+3π/2],2πy/ty∉[2Qπ,(2Q+1)π]]]>

A、B、t_y分别为背景光强、对比度、以像素为单位的条纹周期，(x，y)是图像坐标系坐标，设中心摄动复合光栅的中心条纹为第Q个条纹；由求解的折叠相位，利用摄动信息，可以快速得到精确的展开相位。