[发明专利]基于微透镜阵列的结构光快速成像方法及系统

权利要求书

1.基于微透镜阵列的结构光快速成像方法，其特征在于：包括如下步骤：

S10，投影装置产生结构光，并将结构光投射到被测物上；

S20,将被测物、主透镜、微透镜阵列、图像传感器沿光路依次设置，使得入射光线依次通过主透镜、微透镜阵列直至图像传感器；

S30，图像传感器采集被测物的结构光影像图像，获得被测物的四维光场信息；

S40,成像计算装置根据被测物的四维光场信息，进行深度计算，获得被测物的三维重建图像；

所述步骤S40中，成像计算装置根据被测物的四维光场信息，进行深度计算，获得被测物的三维重建图像，具体包括：

S401，再聚焦；即：将采集到的四维光场重新投影到新的像平面进行积分，得到N×M幅再聚焦图像，其中：N，M分别是被测物通过单微透镜投射的像素点的宽度和高度；

S402，对N×M幅再聚焦图像分别做傅里叶变换；

S403，通过每个像素点的频域成分确定该像素点所在的焦平面；

S404，计算每个像素点的景深，并通过透镜成像公式，获得被测物的三维重建图像；其中：所述透镜成像公式为：

其中，u，v，f分别表示物距、像距和焦距；

所述步骤S401中，将采集到的四维光场重新投影到新的像平面进行积分的数学表达式为：

其中：u表示主镜头孔径所在平面,S表示微透镜阵列所在平面；L表示主镜头孔径所在平面与微透镜阵列所在平面之间的距离：s′表示重新投影的像平面；L′表示重新投影像平面与主镜头孔径所在平面之间的距离；

所述L′与L之间的关系为：L′＝αL；

所述步骤S402中，对N×M幅再聚焦图像分别做傅里叶变换的数学表达式为：

其中：F(u,v)表示频域值，f(x,y)表示像素点的值，W，H分别表示图像的宽和高。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的结构光快速成像方法，其特征在于：所述步骤S30中，所述的四维光场信息包括：二维位置信息和二维方向信息。

3.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的结构光快速成像方法，其特征在于：

所述步骤S20中，所述的结构光包括：光栅正弦图像结构光。

4.根据权利要求3所述的基于微透镜阵列的结构光快速成像方法，其特征在于：所述步骤S20中，投影装置产生结构光，并将结构光投射到被测物表面中，所述结构光需满足如下表达式：

上式中，A(x,y)表示背景光强和B(x,y)表示条纹幅值光强，α_i表示初始相位，表示相位；

令：则式(4)式可表示为：

将符合式(5)的结构光投射到被测物体表面。

5.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的结构光快速成像方法，其特征在于：所述图像传感器为CCD图像传感器。