[发明专利]基于四幅结构光图像的相位求解与去包裹方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于四幅光栅条纹图像的相位求解与去包裹方法。

背景技术

近年来，随着数字投影设备的不断发展，基于条纹投影的光学三维测量方法成为了国内外研究的热点。利用投影器直接投影相移光栅条纹，能有效克服传统方法中由于光栅移动带来的机械误差。而且利用投影设备很容易实现高速投影，能满足对运动物体的高速测量。所以在流体力学、固体物理、形变分析等领域，该测量方法能发挥巨大的作用。但是，就目前基于条纹投影的三维测量系统而言，要实现高速的三维测量仍有很多问题需要解决。

其中的一个关键问题就是如何减少完成一次相位测量所需的条纹图像数量。因为，测量的三维数据是由相位直接转换而来，所以使用的条纹图像数量越少，在同一时间段内，能完成的相位测量次数就会越多，能实现三维测量的次数也就会越多。随着测量速度的提升，更有利于准确把握运动物体每个运动阶段的三维形貌。目前传统测量手段中，通常需要大于等于6幅的条纹图像，才能实现绝对相位的测量，所需的条纹图像数量仍比较多，导致能实现三维测量的次数较少。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于四幅光栅条纹图像的相位求解与去包裹方法，可以在相同时间段内完成较多的相位测量次数，提高了三维测量速度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于四幅光栅条纹图像的相位求解与去包裹方法，包括以下步骤：

步骤一、利用计算机生成四幅光栅条纹I₁、I₂、I₃和I₄，并依此满足公式（1）、（2）、（3）和（4），

I₁(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)sin[πF(2x/X-1)]     （1）

I₂(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[πF(2x/X-1)]     （2）

I₃(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)(2x/X-1)       （3）

I₄(x,y)＝A(x,y)-B(x,y)(2x/X-1)     （4）

公式（1）、（2）、（3）和（4）中，I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)和I₄(x,y)依次为光栅条纹I₁、I₂、I₃和I₄的光强，(x,y)表示光栅条纹的像素坐标，A为图像直流分量，B为振幅，F为光栅条纹I₁和I₂所包含的条纹周期数，X为每幅光栅条纹的整幅像素宽度；

步骤二、用投影仪将步骤一所生成的四幅光栅条纹I₁、I₂、I₃和I₄依次投影到被测物体表面，用摄像机采集包含被测物体表面信息的四幅光栅条纹图和并获得该四幅光栅条纹图的光强和

步骤三、使用公式（5）求解出条纹图与条纹图所包含的相位φ(x^c,y^c)，使用公式（6）求解出条纹图与条纹图所包含的相位φ′(x^c,y^c)，使用公式（7）求解获得去包裹后的绝对相位Φ(x^c,y^c)，