[发明专利]基于倾斜相位编码条纹的光学三维测量方法

摘要

本发明公开了基于倾斜相位编码条纹的光学三维测量方法，由倾斜正弦条纹编码原理、倾斜相位条纹编码原理、及三维测量原理三大关键部分组成。本发明的优点是（1）由于基于相位编码的方式相比基于强度编码的方式而言,其对被测物体表面的对比度、环境光、相机噪声等不太敏感，鲁棒性好，因此，该方法能够测量表面明暗程度不同的物体。（2）由于投影仪和CCD相机平行放置时，当投影传统的水平(或竖直)正弦条纹时,并不能获得最佳的测量效果。因此，设计随意改变角度的倾斜条纹能够有助于探索最优的测量效果，能提高测量精度。

主权项

基于倾斜相位编码条纹的光学三维测量方法，其特征是：(1)生成倾斜的正弦条纹：首先规定竖直方向的周期个数M，然后，根据三角函数，用公式设置条纹的倾斜角θ，其中m是竖直方向一个周期的像素数；n是水平方向一个周期的像素数，在水平方向像素给定的情况下，可以确定水平方向的周期个数，最后将水平和竖直方向的周期转换为频率，嵌入到正弦强度中，得到倾斜的正弦条纹；(2)生成倾斜的相位编码条纹：根据计算机中相移的倾斜正弦条纹来反演计算得到截断相位，通过记数每列的截断相位个数来确定条纹级数的个数，将条纹级次分布到一个周期的相位中，从而得到每列编码相位，最后将这些编码相位嵌入到正弦强度中，得到倾斜的相位编码条纹；(3)投影仪依次投射上述生成的倾斜正弦条纹和倾斜相位编码条纹于参考面和物体上，用CCD采集这两组图片，送入计算机中进行三维重建，对参考面上的条纹而言，由倾斜正弦条纹得到截断相位φ1，由倾斜相位编码条纹得到条纹级次k1，通过解相公式：α＝φ1+2·k1·π  (1)进行相位解包裹，得到参考面的连续相位值，对带物体的变形条纹而言，由倾斜正弦条纹得到截断相位φ2，由倾斜相位编码条纹得到条纹级次k2，通过解相公式：β＝φ2+2·k2·π  (2)进行相位解包裹，得到物体的连续相位值，通过公式：得到连续相位差，从而利用相位‑高度公式：其中，其中fy为参考平面上的正弦条纹在竖直方向上的分频率，为物体表面图像和参考平面图像对应点的连续相位差，d为投影仪和CCD之间的距离，l0为投影仪到参考平面的距离，最后得到物体表面每一点的高度信息。