[发明专利]非接触三维形状测定机及方法

权利要求书

1.一种非接触三维形状测定机，构成为基于帧图像以及获取到该帧图像的位置信息来对摄像对象的三维形状进行合成，该帧图像是一边使测头沿光轴方向进行扫描一边利用摄像机进行拍摄而得到的图像，该非接触三维形状测定机的特征在于，具备：

对拍摄多个原始图像的期间内的测头的扫描位置进行检测的单元；以及

针对所拍摄到的原始图像通过利用了所述扫描位置的信息的线性插值来生成插值图像、并且使用该插值图像来生成合成帧图像的单元，

其中，所述摄像机是隔行扫描摄像机，

所述多个原始图像是各奇数场和偶数场的原始图像，

所述非接触三维形状测定机构成为：通过利用了所拍摄到的原始图像的所述扫描位置的信息的线性插值，来分别生成相同位置的偶数场的插值图像和奇数场的插值图像，通过将各位置的偶数场的原始图像与奇数场的插值图像进行合成并且将各位置的奇数场的原始图像与偶数场的插值图像进行合成，来生成合成帧图像。

2.根据权利要求1所述的非接触三维形状测定机，其特征在于，

所述非接触三维形状测定机具备图像光学测头和白光干涉光学测头即WLI光学测头中的至少一方，其中，所述图像光学测头具备物镜、摄像机以及照明单元，能够进行点聚焦测定即PFF测定，所述白光干涉光学测头具备干涉物镜、摄像机以及照明单元。

3.根据权利要求1所述的非接触三维形状测定机，其特征在于，

检测所述扫描位置的单元是Z轴标尺。

4.一种使用具备物镜、摄像机以及照明单元的图像光学测头通过非接触三维形状测定机进行点聚焦测定即PFF测定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

使物镜沿着Z轴立柱在Z轴方向上对工件进行扫描；

通过从搭载于图像光学测头的摄像机获取多个原始图像并且从搭载于Z轴立柱的Z轴标尺获取Z坐标值，来以固定间距将图像与Z坐标值堆叠；

针对所获取到的原始图像，利用扫描位置的信息来生成插值图像，利用该插值图像来生成合成帧图像；

基于堆叠图像来生成各像素位置的对比度曲线；以及

将各像素的对比度峰值位置作为Z位置来对三维形状进行合成，

其中，所述摄像机是隔行扫描摄像机，

所述多个原始图像是各奇数场和偶数场的原始图像，

所述非接触三维形状测定机构成为：通过利用了所拍摄到的原始图像的所述扫描位置的信息的线性插值，来分别生成相同位置的偶数场的插值图像和奇数场的插值图像，通过将各位置的偶数场的原始图像与奇数场的插值图像进行合成并且将各位置的奇数场的原始图像与偶数场的插值图像进行合成，来生成合成帧图像。

5.一种使用具备干涉物镜、摄像机以及照明单元的白光干涉光学测头即WLI光学测头通过非接触三维形状测定机进行白光干涉测定即WLI测定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

使干涉物镜沿Z轴方向进行扫描；

通过从搭载于WLI光学测头的摄像机获取多个原始图像并且从搭载于Z轴立柱的Z轴标尺获取Z坐标值，来以固定间距将图像与Z坐标值堆叠；

针对所获取到的原始图像，利用扫描位置的信息来生成插值图像，利用该插值图像来生成合成帧图像；

基于堆叠图像的干涉条纹生成各像素的干涉信号；以及

将各像素的干涉条纹峰值位置作为Z位置来对三维形状进行合成，

其中，所述摄像机是隔行扫描摄像机，

所述多个原始图像是各奇数场和偶数场的原始图像，

所述非接触三维形状测定机构成为：通过利用了所拍摄到的原始图像的所述扫描位置的信息的线性插值，来分别生成相同位置的偶数场的插值图像和奇数场的插值图像，通过将各位置的偶数场的原始图像与奇数场的插值图像进行合成并且将各位置的奇数场的原始图像与偶数场的插值图像进行合成，来生成合成帧图像。