[发明专利]基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法，其特征在于，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述方法包括：

通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；

通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；

根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；

通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；

根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据；

所述通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开包括：

计算相位图函数；

以相邻像素点相位图函数的差值的绝对值作为像素点的质量值；

根据各个像素点的质量值的大小对相位图区域进行分级，在每个级别的区域里，根据条纹的方向进行空间相位展开。

2.如权利要求1所述的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法，其特征在于，所述根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据包括：

对于各个角度的条纹投影到的区域，估计各个角度投影条纹信号的信噪比，并以所述各个角度投影条纹信号的信噪比为权重，对所述相位展开的结果进行数据融合，获得投影条纹的全角度绝对相位，根据所述全角度绝对相位计算出被测物体的三维形貌数据。

3.如权利要求2所述的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法，其特征在于，所述对所述相位展开的结果进行数据融合，获得投影条纹的全角度绝对相位为：

其中，W₁为左边投影仪投影到一个像素点的质量值，Φ₁为左边投影仪投影区域的绝对相位，W₂为右边投影仪投影到相同像素点的质量值，Φ₁为右边投影仪投影区域的绝对相位。

4.一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置，其特征在于，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述装置包括：

投影单元，用于通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；

拍摄单元，用于通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；

计算单元，用于根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；

处理单元，用于通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；

三维形貌数据获取单元，用于根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据；

所述处理单元包括：

计算模块，用于计算相位图函数；

第一处理模块，用于以相邻像素点相位图函数的差值的绝对值作为像素点的质量值；

第二处理模块，用于根据各个像素点的质量值的大小对相位图区域进行分级，在每个级别的区域里，根据条纹的方向进行空间相位展开。

5.如权利要求4所述的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置，其特征在于，

所述三维形貌数据获取单元具体用于，对于各个角度的条纹投影到的区域，估计各个角度投影条纹信号的信噪比，并以所述各个角度投影条纹信号的信噪比为权重，对所述相位展开的结果进行数据融合，获得投影条纹的全角度绝对相位，根据所述全角度绝对相位计算出被测物体的三维形貌数据。

6.如权利要求5所述的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置，其特征在于，所述三维形貌数据获取单元中对所述相位展开的结果进行数据融合，获得投影条纹的全角度绝对相位为：

其中，W₁为左边投影仪投影到一个像素点的质量值，Φ₁为左边投影仪投影区域的绝对相位，W₂为右边投影仪投影到相同像素点的质量值，Φ₁为右边投影仪投影区域的绝对相位。