[发明专利]一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法

权利要求书

1.一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，针对结构间隙，设置两部工业摄像机和一个DLP投影仪构成单组间隙测量系统，在多工位上利用单组间隙测量系统进行间隙和阶差的全场测量；

步骤2，使用DLP投影仪将三步相移条纹图案和散斑图案先后投射到间隙及其上下缘上，并同步触发工业摄像机提取间隙上下缘的图像进行匹配与重构；

步骤3，将提取的间隙上下缘的相位图像和散斑图像进行校正，使图像平面共面且极线水平对齐，并使用校正后的条纹图像计算包裹相位图，计算背景强度以消除阴影区域；

步骤4，对于左包裹相位图像中每个像素，通过沿右包裹相位图像中的同一行进行搜索，并选择具有本地最接近相位值的像素来获得，一次遍历搜索获得所有候选对象，完成间隙上下缘图像的相位匹配；

步骤5，利用三视图几何约束排除一些错误的候选，计算3D候选对象并通过重新投影进行滤波；

步骤6，使用数字图像相关法和赢家通吃方法计算视差图并进行视差优化；

步骤7，使用左工业摄像机坐标作为测量坐标，提出立体结构光模型，计算特征点的三维坐标，进行三重扫描，测得结构间隙与阶差。

2.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，工业摄像机提取间隙上下缘的图像，包括捕捉间隙上下缘和覆盖结构间隙变形的条纹和散斑图像。

3.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，三步相移条纹图案的强度I₁(x,y)、I₂(x,y)和I₃(x,y)表示为：

式中，(x,y)是像素坐标，A(x,y)是背景强度,B(x,y)是调制强度，是相位值。

4.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，提取间隙上下缘的相位图像和散斑图像包括三对相位图和一对散斑图，使用校正后的条纹图像结合相位值公式计算包裹相位图，计算背景强度。

5.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，利用三视图几何约束排除一些错误的候选，对于候选集合M中每个像素和3D坐标p_j(X_j,Y_j,Z_j)点对通过以下公式计算：

其中，B是基线长度，F是焦距，(c_x,c_y)是左工业摄像机的光学中心，(c_x’,c_y’)是右工业摄像机的光学中心，d_i是视差。

6.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，通过重新投影进行滤波，在左工业摄像机坐标中计算三维点p_j，并通过以下方式重新投影到投影仪图像平面上：

式中，是投影点，P_proj是投影仪投影矩阵，T_{proj_to_camL}是从投影仪到左工业摄像机的变换矩阵，T_Rl是左工业摄像机的校正旋转矩阵，p_j(X_j,Y_j,Z_j)是3D坐标。

7.根据权利要求1所述的一种多工位全场条纹图相移辅助散斑大长宽比间隙测量方法，其特征在于，使用DIC法和赢家通吃法计算视差图，使用一种变体ZNCC来加速相关性计算：

式中，和分别为左右散斑图像相关性视窗中像素i的强度，n为相关窗口大小，分别为相关窗口内左视图光强总和，右视图光强总和，左视图光强平方总和，右视图光强平方总和。