[发明专利]一种便携式光栅投影三维面形测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种便携式光栅投影三维面形测量系统及方法，该系统采用Intel Atom系列处理器为核心的嵌入式板为开发平台，以Windows 8为开发系统，通过光栅投影法，利用C++语言、Qt和OpenCV库，通过编写数字光栅投影模块、图像捕获模块、相位计算模块、相位展开模块、三维形貌重建模块和参数设置模块，实现具有高精度的非接触式高速三维面形测量系统。该系统是实现一个具有高精度、高速、非接触便携式三维面形测量系统。

主权项

一种便携式光栅投影三维面形测量系统，其特征在于：采用Intel Atom系列处理器为核心的嵌入式板为开发平台，以Windows 8为开发系统，通过光栅投影法，利用C++语言、Qt和OpenCV库，通过编写数字光栅投影模块、图像捕获模块、相位计算模块、相位展开模块、三维形貌重建模块和参数设置模块，实现具有高精度的非接触式高速三维面形测量系统；所述数字光栅投影模块用于生成光栅条纹图像；调整光栅调制频率和相位，从而将条纹图像通过投影仪投射到被测物体表面；所述图像捕获模块用于采集形变光栅条纹；在数字光栅投影到物体表面后，光栅条纹会受到物体表面信息的调制，从而产生变形，通过工业摄像机捕获形变光栅条纹图像，并通过USB接口传送到嵌入式开发平台上；所述相位计算模块用于计算捕获的数字条纹图像的相位分布；通过采集一系列投射到物体表面的光栅条纹图像，运用移相干涉算法，计算出干涉图的相位分布，从而得到反应被测物表面信息的折叠相位；所述相位展开模块用于展开折叠相位；相位计算得到的是折叠相位，需要将其通过展开算法得到展开相位；同时，由于投影光栅具有调制频率，还需要解调，从而得到实际相位信息；所述三维形貌重建模块用于生成被测物体表面三维形貌信息；解调后的展开相位对应了物体的表面信息，利用几何光学，计算出物体表面数据，通过三维图像生成算法重建被测物体的三维形貌；所述参数设置模块用于设置各种系统参数，包括调制频率、条纹相位、图像分辨率、采集速度、相位计算和展开参数。