[发明专利]基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法

权利要求书

1.一种基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1：基于傅里叶单像素成像原理以及傅里叶中心切片产生多幅水平和垂直的傅里叶基频条纹图像；

步骤S2：通过显示屏显示生成的多幅水平和垂直傅里叶基频条纹图案，并通过相机采集经过待测物体表面反射而发生扭曲的傅里叶基频条纹图案；

步骤S3：基于单像素成像原理，对相机采集到的图像进行解算，分别获取两个相机成像平面上像素点对应的LTC水平投影和垂直投影曲线；

步骤S4：使用高斯函数分别拟合出LTC水平投影和垂直投影曲线峰值点坐标，组合为显示屏对应点坐标；

步骤S5：基于双目偏折术，通过求得的显示屏坐标，在双目偏折术框架下，迭代重建待测物体上表面三维点云及表面法线，通过波前重构算法得到待测物体表面三维形貌。

2.根据权利要求1所述的基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述傅里叶基频条纹图像的具体生成公式如下：

其中，表示水平傅里叶基频条纹图像，表示垂直傅里叶基频条纹图像，A是平均光强，B是调制光强，f_x＝x/N_s表示水平方向频率,其中x是显示屏水平方向像素坐标，N_s是显示屏水平方向分辨率，f_y＝y/M_s表示垂直方向频率,其中y是显示屏垂直方向像素坐标，M_s是显示屏垂直方向分辨率。

3.根据权利要求1所述的基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法，其特征在于，将相机成像平面每个像素单元视为独立个体，提取每个像素单元时间序列中采集到的光强值。

4.根据权利要求3所述的基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法，其特征在于，所述相机采集到的光强信号定义为：

I_i(u,v)＝I₀+∫∫_ΩP(x,y,u,v)·S_i(x,y)dxdy

其中，(u,v)表示相机成像平面某点坐标；(x,y)表示显示屏某点坐标；I₀表示为环境光；Ω表示被测物体反射的图案区域；P(x,y,u,v)表示显示屏对相机成像平面某点的光传输系数LTC水平或垂直投影；S_i(x,y)表示水平或垂直傅里叶基频条纹图案。

5.根据权利要求4所述的基于单像素成像双目偏折术的物体形貌测量方法，其特征在于，所述相机某一像素坐标(u,v)对某频率系数f_x生成的四幅水平基频条纹图案采集得到的光强值分别为I₀(u,v,f_x)，I₁(u,v,f_x)，I₂(u,v,f_x)，I₃(u,v,f_x)，对获取的四个光强值做如下处理：

其中，F{·}表示正傅里叶变换，P^v(x,y,u,v)表示显示屏对相机成像平面某点的光传输系数(LTC)水平投影；得到：

P^v(x,y,u,v)∝F^-1{[I₀(u,v,f_x)-I₂(u,v,f_x)]+j[I₁(u,v,f_x)-I₃(u,v,f_x)]}

其中，F^-1{·}表示逆傅里叶变换；同理，对频率系数f_x生成的四幅垂直基频条纹图案采集，获取对应的LTC的垂直投影P^h(x,y,u,v)。