[发明专利]一种基于高速三角波条纹投射原理的三维视觉测量系统

权利要求书

1.一种基于高速三角波条纹投射原理的三维视觉测量系统，其特征在于：主要包括DMD高速投影仪(1)、两台高速工业相机(2)以及计算机(3)。高速投影仪(1)由主控电路(5)、DMD投影阵列(6)、LED光源(7)、触发单元(8)以及通信模块(9)组成。工作中计算机(3)将待投影的结构光信息通过USB(Universal Serial Bus通用串行总线架构)接口传送到DMD高速投影仪(1)的通信模块(9)中，通信模块将数据经由主控电路(5)编译成为DMD投影阵列(6)的翻转信号，同时控制LED光源(7)调整亮度。触发单元(8)与投影仪同步，触发高速相机(2)对被测物(4)拍摄，并将得到的图像信息会传到计算机(3)进行三维解算。

2.根据权利要求1中描述的一种基于高速三角波条纹投射原理的三维视觉测量系统，其特征在于：所述的高速投影原理的实现，是将投影仪(1)设置在二值黑白条纹投影模式，计算机(3)生成一种特殊的二值结构光条纹，该条纹形状为连续排列的三角形黑白图案。整个图案系列的投影过程中，每相邻的两幅三角形图案的形状不发生变化，但是图案相位下移或者右移一个像素。投影仪投影出一个系列的图案时，控制触发单元(8)触发相机延长曝光时间拍摄，从而得到整个系列二值图案叠加而成的一张灰度图像。该灰度图像是具有三角波形状规律的纵向或者横向条纹，可以用于数据解算。其投影速度相比于传统正弦光栅投影模式，投影速度提高12倍以上。

3.根据权利要求1、2中描述的一种基于高速三角波条纹投射原理的三维视觉测量系统，其特征在于：所述中获得的三角波形状条纹图像，为了实现三维复现，使用多步相移法对其进行解相。在已有的一个系列的二值图像的基础上，以纵向条纹为例，将每一幅图像横移四分之一个条纹周期，得到下一个系列的图像。连续横移三次之后，与原来的一个系列一共组成了四个系列的图像，依照描述2中的方法何以获取到四张纵向条纹不同相移的图像。为了计算图像各个点的相位，提出一种新的解相公式如下。

4.根据权利要求1、2、3中描述的一种基于高速三角波条纹投射原理的三维视觉测量系统，其特征在于：所述中获得的相位计算数据，一幅图像中各个点相位值不唯一无法进行左右相机相位匹配，使用外差多频相展开原理。投影三种不同宽度的三角波条纹，即三组不同大小的三角形二值图案，每组四个系列。使用外差方式可以得到每个点的唯一相位值，进行三维计算。