[发明专利]基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法

摘要

本发明公开了基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法，由二进制条纹编码原理、离焦投影系统、条纹反射三维测量原理三大关键部分组成。本发明的优点是（1）本方法利用LED显示器投影二进制条纹,由于只有0和255两个灰度级，LED是采用半导体发光二极管的方式发光，因此LED显示器的投影速度有很大提高，极大地提高三维测量速度；(2)由于采用二进制条纹离焦的方法，LED显示器与参考平面之间的距离可以增大，因此LED显示器的测量范围要大于传统的LCD显示器的测量范围。（3）采用了二进制条纹离焦的方法，在被测物表面形成正弦条纹，这样CCD聚焦在被测物体上，就可以拍到清晰的被物体高度调制的变形条纹像。提高了测量精度。

主权项

基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法，其特征是：由二进制条纹编码原理、离焦投影系统、条纹反射三维测量原理三大关键部分组成；所述二进制条纹编码原理，通过编码，投影灰度值为0和255两个灰度值的条纹；所述离焦投影系统是利用LED显示器生成二进制投影条纹，通过对二进制条纹进行傅里叶分析：g(x)=c02+Σk=1∞ckcos(k2πf0x)---(1)]]>上式中c0、ck分别为基频谐波和高频谐波的系数，f0为二进制条纹频率，k的大小指第几次谐波，由此可知二进制条纹中含有高次谐波，通过对它进行适度离焦，可将高次谐波滤除，得到标准的正弦条纹；所述条纹反射三维测量原理，利用LED显示器投射二进制条纹，然后通过适当离焦得到正弦条纹，根据远心光路模型，c点处光线偏折，待测物体表面相对于参考平面偏转了角度a，反射光线则偏转了2a，a为待测物体表面面形函数在c点的法向量在平面XOZ上投影偏离z轴的角度，即CCD上一条光线A，对于参考平面，其在LED显示器上的对应于O点；而对于待测物体表面，其对应点则为P点，那么被测物体的相位偏移f(x,y)可以表示为f(x,y)=2πdptan2α---(2)]]>式中p为投影条纹的周期，d为显示器上各点到参考平面的距离，可以通过标定得到，通过四步相移实验，得到测量点P在水平方向x和垂直方向y上的相位偏移fx和fy，据(2)式就可以得到待测物体表面的梯度分布,然后通过波前重建法恢复待测面形。