[发明专利]一种基于彩色条纹组合投射的快速强反射表面相位获取方法

摘要

一种基于彩色条纹组合投射的快速强反射表面相位获取方法，它有十三个步骤。传统基于正弦条纹投射的三维形貌立体视觉检测方法包括条纹投射与图像采集、相位解算、立体匹配和三维复现，本发明在条纹投射的过程中，利用不同颜色的光亮度不同的特点，针对被测物不同区域反射率不同的问题，将彩色光组合后进行投射，同时在图像采集的过程中，使用不同的相机曝光时间，有效克服强反射表面引起的相机采集条纹图像饱和或条纹图像过暗，能够实现金属等强反射表面立体视觉检测过程中相位的有效获取。该方法具有快速、简单、可靠性好的特点，可用于金属等强反射表面三维形貌的光学非接触测量。

主权项

一种基于彩色条纹组合投射的快速强反射表面相位获取方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一：设置曝光数组T={Ti},i＝1,2,...,n；步骤二：使用投影仪分别投射灰度值为A+B的红、绿、蓝单色光；步骤三：调整相机曝光时间，使其在Ti,i＝1,...,n的曝光时间下分别拍摄投影仪投射的红、绿、蓝单色光，分别获得单色图像数组PR={PRi},i＝1,2,...,n、PG={PGi},i=1,2,...,n、PB={PBi},i=1,2,...,n；步骤四：使用投影仪分别投射灰度值为A的红、绿、蓝单色光；步骤五：调整相机曝光时间，使其在Ti,i＝1,...,n的曝光时间下分别拍摄投影仪投射的红、绿、蓝单色光，分别获得单色图像数组PR1={PR′i},i＝1,2,...,n、PG1={PG′i},i=1,2,...,n、PB1={PB′i},i=1,2,...,n；步骤六：计算得到3n个调制亮度矩阵，建立调制亮度数组I={Ii},i＝1,2,...,3n；步骤七：对于调制亮度数组中的每个元素，顺序赋予其编号，建立编号数组S={si},i＝1,2,...,3n；步骤八：对于原始尺寸为X*Y大小的图像，建立大小为X*Y的索引数组M；步骤九：对于图像中的每一点p(x,y)，遍历其在调制亮度数组I中每个调制亮度矩阵中对应的元素，将其调制亮度最大值所在的调制亮度矩阵对应的编号s存入索引数组M对应的(x,y)中；步骤十：分别投射不同曝光时间Ti,i＝1,...,n下的白光条纹及其相移；白光条纹及其相移条纹的光强函数表述为：gi(x,y)＝a(x,y)＋r(x,y)cos[Φ(x,y)＋i*2π/N]； 式中符号说明如下：gi(x,y)为第i幅图的光强分布函数，a(x,y)为背景光强函数，r(x,y)为被测表面反射系数，Φ(x,y)为相位主值，N为相移的步数；步骤十一：在不同曝光时间Ti下拍摄其对应的白色条纹相移图；步骤十二：将每幅白色条纹相移图拆成红、绿、蓝单色条纹相移图，根据索引数组M，保留相应的每幅单色条纹相移图中的有效像素；步骤十三：对于每一曝光时间，均有一组对应的相移图；将所有的不同曝光时间获取的相移图进行叠加、合并，获得一组全场的合成相移图，并对其进行解相、相展开计算，获得全场最终的相位解算结果。