[发明专利]结合达曼光栅的多光刀彩色三维测量装置和方法

权利要求书

1.一种结合达曼光栅的多光刀彩色三维测量装置，其特征在于，包括：光投影模块(1)、CCD相机(2)、步进电机、以及分别与所述的光投影模块(1)、CCD相机(2)、步进电机相连的控制处理模块(3)；

所述的光投影模块(1)包括红绿蓝三色激光光源(11、12、13)、该激光光源的上下二路出射光束分别依次经快门、反射镜至合色棱镜(19)，该激光光源的中路出射光束经中路快门(15)至合色棱镜(19)，该合色棱镜(19)将三路光束整合为一束出射，并通过光阑(20)入射至达曼光栅(21)，经该达曼光栅(21)扩展为激光点阵，并在柱透镜(22)的作用下沿一个方向展开为线激光阵列，对放置在基准平面(23)上的待测物体(4)均匀扫描，该基准平面(23)与步进电机相连；

所述的CCD相机(2)负责采集红绿蓝三种照明状态下待测物体(4)的数字图像；

所述的控制处理模块(3)控制红绿蓝三色光源与CCD相机(2)的开闭，并储存CCD相机(2)采集的图像。

2.根据权利要求1所述的结合达曼光栅的多光刀彩色三维测量装置，其特征在于所述的红绿蓝三色激光光源(11、12、13)为波长稳定的激光。

3.利用权利要求1所述的结合达曼光栅的多光刀彩色三维测量装置进行物体表面颜色测量的方法，其特征在于，该方法包括实测前先利用色品坐标已知的标准色卡对系统进行标定的标定阶段以及实测阶段；

所述的标定阶段，具体步骤如下：

①移除达曼光栅，将标准色卡放置在基准平面(23)上；

②分别开启光投影模块红、绿和蓝色激光光源快门，当红/绿/蓝色激光光源照明标准色卡时，CCD相机采集对应的红/绿/蓝色线激光照明下同一线不同位置处同一标准色卡的数字图像灰度值，关闭光投影模块红/绿/蓝色激光光源；

③标准色卡包含颜色的色品坐标均已知，标准色卡中某种颜色在红绿蓝三色光照明下的所采集的图像亮度分别为I_R(λ)、I_G(λ)、I_B(λ)，建立起该颜色色品坐标(x(λ),y(λ),z(λ))与其红绿蓝图像亮度值I_R(λ)、I_G(λ)、I_B(λ)之间的对应关系；

④多次重复上述步骤②和步骤③，建立若干个颜色色品坐标与红绿蓝图像亮度值之间的对应关系，利用该对应关系建立起两者之间的一一对应关系；

所述的实测阶段，具体步骤如下：

①将达曼光栅移至光阑(20)和柱透镜(22)之间；

②分别开启光投影模块红、绿和蓝色激光光源快门，照明待测物体，控制处理模块(3)控制步进电机以一定的速率旋转使线激光阵列能完整扫描整个待测物体，CCD相机采集相应的红/绿/蓝光照明下待测物体的数字图像，关闭光投影模块红/绿/蓝色激光光源；

③根据采集的红/绿/蓝数字图像计算待测物体的三维坐标x,y,z，依据需测量区域中某像素红绿蓝亮度值I_R(x,y)、I_G(x,y)、I_B(x,y)，通过色品坐标(x(λ),y(λ),z(λ))与红绿蓝图像亮度值I_R(λ)、I_G(λ)、I_B(λ)之间的函数关系检索出该像素色品坐标，建立{x,y,z:R,G,B}的点云存储，得到物体的彩色三维信息。