[发明专利]一种基于高动态条纹投射器的强反射表面三维形貌测量系统

摘要

一种基于高动态条纹投射器的强反射表面三维形貌测量系统，它包括计算机、高动态条纹投射器和图像采集单元。该系统通过计算机向高动态条纹投射器发送投射控制信息，控制其投射不同亮度、不同灰度的条纹图像，同时计算机向图像采集单元发送控制信息，控制图像采集单元在不同曝光时间下进行拍摄；图像采集单元将采集的图像信息传给计算机，计算机对图像进行处理，通过图像融合、解相、相展开、立体匹配获得待测物体的三维信息。本发明能够克服强反射表面引起的采集条纹图像饱和或过暗，能够实现金属等强反射表面三维形貌的高精度非接触光学测量，可应用于各种金属强反射表面及类镜面表面的三维形貌光学非接触测量。

主权项

一种基于高动态条纹投射器的强反射表面三维形貌测量系统，其特征在于：它包括计算机、高动态条纹投射器和图像采集单元；该测量系统通过计算机向高动态条纹投射器发送投射控制信息，控制其投射不同亮度、不同灰度的条纹图像，计算机与图像采集单元线缆相连并向图像采集单元发送控制信息，控制图像采集单元在不同曝光时间下进行拍摄；高动态条纹投射器和图像采集单元通过同步触发信号相连，保证投射图像和拍摄图像的实时同步进行；拍摄完成后，图像采集单元将采集的图像信息传给计算机，计算机对图像进行处理，通过多亮度图像融合、解相、相展开、立体匹配获得待测物体的三维信息；所述的计算机，根据待测物体表面反射率、环境光光强先验信息，预先设置投射参数，投射参数包括具体的投射图像、投射图像的先后顺序、投射图像对应的亮度信息，计算机将投射参数和信息通过标准USB端口写入到高动态条纹投射器中，等待投射；计算机与图像采集单元线缆相连，在投射开始前，向图像采集单元发送采集控制信息，控制图像采集单元在不同曝光时间下进行采集；在图像采集完成后，图像采集单元把采集到图像信息传送给计算机，由计算机进行图像处理和计算；计算机将获得的多幅不同亮度、不同曝光时间下的条纹图像进行多图像融合，获得强反射表面完整的相移图，再对相移图进行解相、相展开和立体匹配，最后获得强反射表面完整的三维形貌信息；所述的高动态条纹投射器，采用数字投影技术和基于FPGA的高速DMD控制电路，能够实现最高达700Hz帧频的高速投射；FPGA作为主控端，一方面向DMD发送图像数据以供投影，另一方面与之相协调地控制LED光源的工 作状态，并且同时生成触发控制信号控制相机同步拍摄；它具有输入输出同步触发模块，能够实现投射器和接收外围设备的准确协同，保证接收设备对投射图像的准确采集；照明部分采用多片LED芯片，每片LED芯片的亮度和发光时间均根据需要进行调制，拓展了投射器的亮度动态范围；高动态条纹投射器通过两路完全相同的同步触发信号接口同图像采集单元中的两个高速网口相机相连，保证高动态条纹投射器高速投射图像时，图像采集单元能搞准确实时同步进行图像的采集；所述的图像采集单元由两台具有外部同步触发接口的高速网口相机组成，进行图像的拍摄和传输。