[发明专利]一种热变形动态三维测量方法

权利要求书

1.一种热变形动态三维测量方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一.使用五个条纹图进行相位计算，从中分别得到对应于左、右相机的两个“未包裹”相位图；

步骤二.立体匹配过程，具体为，

对于左摄像机上的每个主像素，右摄像机上将有四个理论候选，其相位值接近主像素上的相位值，左摄像机上每个像素的测量范围预先定义，在几何约束的帮助下选择正确的匹配点，完成从左摄像机到右摄像机的相位匹配后，还执行从右摄像机到左摄像机的相同相位匹配过程，以确保左右一致性，经过立体匹配过程后，得到两个远心摄像机之间的视差图；

世界坐标系中的一个点P是基于远心相机成像模型在该点上成像，

其中，R是旋转矩阵和t是平移向量，H是单应矩阵，它将目标的世界坐标转换为其相应的图像坐标，A是远心相机的固有矩阵，m是透镜的有效放大倍数，(u₀，v₀)是光学中心的图像坐标，

确定了可能的匹配像素对，根据两个摄像机成像模型得到四个方程，如式(7)，通过求解方程组，可以计算出包含三维数据的P；

步骤三.根据双视系统的标定参数重建三维点云数据。

2.根据权利要求1所述的热变形动态三维测量方法，其特征在于，步骤一中：

基于可控相移量，记录到的δ_n相移条纹图可以表示为式(1)，

I_n(u，v)＝I₀(u，v){1+α(u，v)cos[Φ(u，v)+δ_n]} (1)，

其中，(u，v)是摄像机的像素坐标，I₀是平均强度，α是条纹对比度，Φ是要测量的相位分布，δ_n是移位的参考相位，n＝1，...，N；

严格控制相位阶跃δ_n，在不小于三个相移强度的情况下，基于最小化关于理想强度和捕获强度之间差异的标准，独立计算相位分布，如果δ_n被整数N_S等分到[0，2π]的范围内，应用标准N_S步相移算法来计算相位，得到对应于Φ的包裹相位

利用式(2)从相移算法中检索出两个包裹相位和以及对应于各自的连续相位图Φ_l和Φ_h，(Φ_l，Φ_h)和之间的关系为

其中k_h和k_l是各自的整数条纹阶，在分层算法中，不需要相位展开，即高频条纹的条纹阶数k_h为式(4)，

使用5幅条纹图像获得“展开”的相位图，频率较高的条纹图像由三个标准相移图案和组成，并从中提取相位较低频率的条纹图由两幅条纹图像组成，这两幅图像是标准三步相移图的前两幅图像和第三个条纹图像通过式(5)获得，

利用式(2)计算和从式(3)和(4)获得绝对相位图Φ_h，当最终绝对相位标度到相同的范围[0，2π]时，相位误差方差可以表示为，

其中σ是高斯分布的加性噪声的方差，N_S为相移步数，f为条纹频率，表示条纹密度，B为条纹调制。