[发明专利]一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法

摘要

一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法，步骤为：①制备三幅由二种频率相同的不同的三原色正弦光复合而成的光栅；②投影光栅到被测物体，利用二台相同CCD摄像机拍摄，获得24幅照片；③对拍摄的照片进行解相，得到各照片上各个像素点的X方向和Y方向上的相位值；④对两个相位值进行匹配，计算出各点的三维坐标。本发明克服了一唯方向上编码的缺陷和匹配精度不高的缺点，使得编码匹配更为有效和精确。避免了机械测量方法中因为接触变形所引起的测量误差，提高了测量精度；无需通过二维扫描来获取三维信息，提高了测量速度；可以同时记录物体的色彩信息，使反求工程从物体三维形状的获取进一步延伸到物体色彩的反求。

主权项

1、一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法，其步骤包括：(1)制备三幅光栅，光栅均由X方向上的正弦光和Y方向上的具有相同频率的正弦光复合而成，X、Y方向上的二种正弦光为不同的三原色，并且三幅光栅满足式(I)的要求λ123=λ12λ23λ12-λ23=1---(I)]]>λ₁₂和λ₂₃分别为对λ₁，λ₂叠加和λ₂，λ₃叠加获得的更低频率的相位函数Φ₁₂(x)和Φ₂₃(x)所对应的频率，λ₁₂₃(x)为对λ₁₂和λ₂₃叠加获得更低频率函数Φ₁₂₃(x)所对应的频率，其中λ_j分别为三幅光栅的正弦波相位函数Φ₁(x)，Φ₂(x)，Φ₃(x)的频率，并互不相同，j＝1，2，3；(2)投影一幅光栅到被测物体，在物体表面形成变形的光栅条纹，利用二台相同CCD摄像机拍摄，二台CCD摄像机的夹角范围为0-180度，再将这幅光栅分别移动π/2、π、3π/2，并分别进行拍摄，获得四幅照片；对其它两幅光栅进行同样的操作，每个光栅分别获得四幅照片；(3)按照下述过程对一台CCD摄像机拍摄的12幅照片进行解相：(3.1)从照片中分离出二维方向上的单色光；(3.2)采用四步相移法获得照片上像素点的主相值：利用四步相移法将光栅在栅线的垂直方向上平移栅距的1/4，则式(1)的光强表达式中相位将移动π/2，等距离平移3次，获得4幅光栅投影图像，并计算每一幅光栅投影图像中每个象素的相对相位₁(x.y)、₂(x.y)和₃(x.y)；-π＜≤π其中，I_i为光强值，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3；(3.3)对频率为λ₁，λ₂的两个光栅条纹图像相加，求解两种条纹的相位Φ₁，Φ₂¹；对频率为λ₂，λ₃的两个光栅条纹图像相加，求解两种条纹的相位Φ₂²，Φ₃；(3.4)对Φ₂¹，Φ₂²求平均值，得到第二幅光栅条纹图的全场相位值Φ₂，根据全场相位值Φ₂得到一个方向上的相位灰度线；(3.5)对分离出来另一种单原色光，重复步骤(3.2)至(3.4)，得到另一个方向上的相位灰度线；(3.6)根据被测物体拍摄图片在X方向和Y方向个上的相位灰度线，得到各个像素点的X方向和Y方向上的相位值(u，v)；(4)根据步骤(3.1)到(3.6)对另一台CCD摄像机拍摄的12幅照片进行解相，得到各照片上各个像素点的X方向和Y方向上的相位值(u’，v’)；(5)对上述两个CCD所拍摄图像的像素点的相位值(u，v)，(u’，v’)进行匹配，根据匹配点和CCD的内外参数，计算出各点的三维坐标。