[发明专利]一种边界跃变相位误差快速定位方法

说明书

本发明涉及结构光三维测量技术领域，具体为一种边界跃变相位误差快速定位方法，包括如下步骤：S1、采用不同频率正弦条纹图进行投影测量，其中频率指单幅条纹图中条纹数目，各频率之间满足一定关系，确保通过计算最终能获得单频相位图；S2、通过相位展开技术获取各频率展开相位图，其中包含单频相位图；S3、利用各个频率展开相位，计算时间相位梯度；S4、评估时间相位梯度与单周期相位的残差，对残差进行阈值化处理，定位跃变区域相位误差。本发明提供了一种简单便捷适用性更广的边界跃变相位误差快速定位方法。

技术领域

本发明涉及结构光三维测量技术领域，具体为一种边界跃变相位误差快速定位方法。

背景技术

结构光3D面型检测技术，因其具有快速，非接触，高精度等优点，被认为最具前景的光学三维面形测量技术之一，该技术利用投影设备将条纹投影到待测物体表面，被测物体形貌的变化导致条纹发生扭曲，形变，对这种条纹形变进行分析来获取高度信息。在对不连续区域进行测量时，常常采用多频条纹投影，利用时间相位展开算法有效避免错误相位的传播，然而错误相位依然存在与相位图中。不连续区域的高度跃变往往容易造成较大相位误差，高度跃变区域相位误差主要源于跃变边缘被相机单个像元积分曝光，导致条纹图在边缘区域出现失真，无法准确反映相位影响。为了便于后期对3D数据进一步处理，如相位误差评估、相位修复、3D数据处理等工作，所有对跃变相位误差区域的定位显得非常必要。

传统方法利用多频展开相位对每个像素点在时间序列上进行线性拟合，通过比较拟合曲线的标准差是否超过阈值，判断该点是否为跃变边缘相位误差点，由于线性拟合方法往往需要多组数据，也需要多组不同频率条纹，即便是所需改进后的逆指数时间相位展开方法一般投影条纹也不会少于6种频率。但在实际测量中，为提高测量速度，往往只采用双频或三频投影，因此单个像素上进行线性拟合的数据点仅仅2个或3个，此时就失去了拟合的意义，因此传统跃变相位误差定位方法在实际使用中受到限制；为此，我们提出一种边界跃变相位误差快速定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种边界跃变相位误差快速定位方法，以解决上述背景技术中提出的现有结构光测量系统中对物体形貌跃变边界相位误差定位方法的不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种边界跃变相位误差快速定位方法，包括如下步骤：

S1、采用不同频率正弦条纹图进行投影测量，其中频率指单幅条纹图中条纹数目，各频率之间满足一定关系，确保通过计算最终能获得单频相位图；

S11、利用计算机编码生成空间频率为f₁、f₂、f₃...f_n-1、f_n的正弦条纹图，n为大于1的整数，各频率选取需确保通过计算最终能获得单频相位图；

S2、通过相位展开技术获取各频率展开相位图，其中包含单频相位图；

S21、将编码生成的频率为f₁、f₂、f₃...f_n-1、f_n的正弦条纹图投影至待测物体表面；

S22、利用相机捕获不同频率变形条纹图；

S23、利用时间相位展开技术获得各频率展开相位为：并通过计算得到单频相位为

S3、利用各个频率展开相位，计算时间相位梯度；

S31、利用展开相位计算时间相位梯度具体计算方式如下所示：

S4、评估时间相位梯度与单周期相位的残差，对残差进行阈值化处理，定位跃变区域相位误差；