[发明专利]一种相移编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相移编码方法，尤其涉及在相位编码方法基础上提出的一种相移编码方法。 

背景技术

条纹投影轮廓术由于非接触、全场测量、测量速度快和易于信息处理等优点，在三维测量中有重要意义。三维测量系统如图1，包括投影仪1、摄像机2、计算机3、测量支架4、参考平面5；其特征是：投影仪1和摄像机2放在测量支架4上；投影仪1、摄像机2分别用导线连接计算机3；待测物体6放在参考平面5上；计算机3内包含图像采集卡、投影软件、测量软件。投影仪1将带有特征信息的条纹投射到被测物体6表面，由摄像机2采集条纹信息，经过计算机3处理后提取出特征信息，并按照特定算法进行三维重建。投影仪1光轴和摄像机2光轴相交于O点。投影仪1和摄像机2为同一高度，它们之间的距离为d，它们到参考平面的距离为l₀。被测物体6的高度计算公式（1）为： 

                                           （1）                                                                      

其中f₀为参考平面上的正弦条纹频率，为物体表面图像和参考平面图像对应点的连续相位差。

国外提出了一种基于光学条纹图分析原理的测量技术－傅里叶变换轮廓术后，利用光学成像原理测量物体表面形貌的技术引起了各方面的重视；条纹投影轮廓术通常采用投影仪投影正弦条纹到被测物体上，但是由于存在投影仪的非线性gamma效应，对测量有很大影响，因此提出一种新的产生正弦条纹的方法：投影二进制条纹，对投影仪进行适当离焦，获得正弦条纹，由于该方法能滤除高次谐波，得到理想的正弦条纹，很好的解决了投影仪非线性gamma效应的影响。实验时，在投影仪处于同一种离焦程度下，将二进制条纹和相位编码条纹依次投影。二进制条纹离焦投影后在参考平面上产生正弦条纹,对正弦条纹采用相移法得到截断相位，需要相位解包裹得到连续相位。而条纹级次k(x, y)的正确求取是物体解相位过程中至关重要的一步，国外文献提出了一种准确求解条纹级次的方法。相位编码方法作为一种新型的编码方式，由于其对部件表面明暗程度不敏感，而逐渐受到人们的重视，然而随着编码条纹频率的增加，由于投影仪的离焦等复杂原因，原始的编码相位畸变很严重,求解出来的k(x,y)的跳变点容易出错，且台阶宽度大小不一，如图2所示, 由原始的编码相位难以计算出准确的条纹级次k(x, y)，会出现周期错位等问题，容易导致解码错误。 

三维测量技术是现代制造业的关键基础技术之一，是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，它为产品制造提供必需的三维数据。条纹投影轮廓术广泛应用于物体的三维测量。由于二进制条纹离焦投影能克服投影仪的非线性Gamma效应，相位编码方法对物体表面形貌的明暗程度不敏感，所以结合二进制条纹离焦投影和相位编码的方法越来越受到人们的重视。但目前尚未发现有能很好解决在离焦情况下，条纹级次判决难问题，以及条纹级次周期错位等问题的方法。为解决以上问题，本发明提出一种能很好的解决在离焦情况下，条纹级次判决难问题、跳变处出错以及周期错位等问题，最终实现各种明暗程度的复杂物体高精度的三维测量的相移编码方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种相移编码方法，该方法能很好的解决在离焦情况下，条纹级次判决难问题，跳变处出错以及周期错位等问题，实现各种明暗程度的复杂物体高精度的三维测量，具有很高的实用价值。 

本发明是这样来实现的，其特征是由相移编码方法的原理、基于相移编码方法的k(x, y)编码方法、基于相移编码方法的k(x, y)校正和周期错位校正方法三大关键技术组成。 

本发明所述的相移编码方法的原理，对于任意的周期信号，相移编码的结果,B=F[,,…,], n表示相移步数， 表示相移步长,函数F[A(φ),,…,]表示相移信号,,…,之间的任何运算；取其中的某几个相移信号，通过改变相移步长、相移步数和函数F表示的运算，可根据实际要求对周期信号进行任意编码，实现各种功能。